LED綠色照明技術(shù)及前景

　　目前大約有100億白熾燈照明，他們消耗大約世界上五分之一的能源。隨著(zhù)當前“走向綠色”生態(tài)趨勢，為了節約能源，許多人都在尋找新途徑來(lái)拯救我們的地球。太陽(yáng)能，風(fēng)能，水能和其他可再生能源發(fā)電正在建設，用來(lái)取代煤與蒸汽這樣有害環(huán)境的方式。

　　另一個(gè)節約能源的替代方案是通過(guò)智能網(wǎng)格和智能系統消耗更少的能量，只有需要時(shí)才消耗能量。對于照明系統，LED結合智能傳感器電路看來(lái)是一個(gè)很有前途的方法，可以用來(lái)解決能耗高的問(wèn)題。LED，或固態(tài)光源（SSL）協(xié)議，能源消耗大約為白熾燈的三分之一，他們是更有效率的運用能源方式。制造商已經(jīng)有了這樣的解決方案。

　　Watt-sucking白熾燈仍舊繼續主導住宅照明景觀(guān)，盡管他們是低效率的，而且只轉化一小部分能量為光。其余的能源通過(guò)玻璃罩作為熱量浪費和消失了。由于，白熾燈效率很低，他們在世界上許多國家已經(jīng)開(kāi)始被淘汰。澳大利亞和委內瑞拉于現階段處于領(lǐng)先地位，美國將從2012年通過(guò)2014年開(kāi)始著(zhù)手這個(gè)事情。節能燈（CFL）已經(jīng)開(kāi)始使用了，他們節省了家庭消耗電源的25%，而產(chǎn)生更少的熱量。事實(shí)上，一20W的節能燈可以和75W的白熾燈發(fā)出同樣亮度的光。

　　消費者從白熾燈到節能燈的轉換是在1990年代末，給在城市和城鎮里的人們提供折扣機制引起的轉換。吸引消費者們的是“走向綠色”，實(shí)現帳單上的成本節約。然而，這對于很多人來(lái)說(shuō)并不都是一個(gè)積極的經(jīng)驗，比如他們希望光線(xiàn)變暗，而節能燈不能通過(guò)調節器調節亮暗，節能燈含有少量的水銀，需要適當處理有害物質(zhì)。許多燈泡將被回收并妥善處理，但大多數被掩埋到垃圾場(chǎng)，這將會(huì )導致地下水污染。節能燈的采用率很低，在美國估計只有大約11%的家庭使用。在過(guò)去5年里節能燈技術(shù)已大大改善，但現在仍舊沒(méi)有最優(yōu)的解決方案。

　　半導體照明（SSL）技術(shù)的進(jìn)步使商業(yè)和住宅市場(chǎng)的LED照明設備迅速增加。承諾壽命長(cháng)，發(fā)光效果更好，并且更節能，這些都是LED替代白熾燈和節能燈的主要因素。LED只需要消耗它的前輩白熾燈能量的三分之一。它可以充分利用智能傳感器和微控制器，來(lái)真正帶來(lái)額外的節能和經(jīng)濟利益，是的真正的“綠色”技術(shù)。有專(zhuān)家預期，在今后不到一年的時(shí)間里，大多數的消費者都會(huì )愿意使用LED照明。

　　接下來(lái)的幾年里，照明行業(yè)將會(huì )在照明史上迎來(lái)一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，在歐盟國家、加拿大、巴西和美國的許多州將會(huì )逐步采取措施使白熾燈泡從市場(chǎng)上退出。美國當地公用事業(yè)已經(jīng)開(kāi)始引入LED燈激勵計劃，這將加速LED照明采用速度。這些刺激措施將會(huì )彌補消費者購買(mǎi)新式燈的高額費用，它大約是節能燈成本的五倍。

　　照明科學(xué)小組（LSGC）總部位于佛羅里達州衛星海灘，他們最近宣布，為大眾拯救計劃下的公用事業(yè)在東北老工業(yè)基地改造、新建建筑和其他用戶(hù)應用中給客戶(hù)提供折扣。在LSGC新聞公報中報道，選擇原因是基于他們在LED燈DEFINITY線(xiàn)上嚴格的LM-79照明性能測試、量產(chǎn)系列豐富，和鞋盒式的夾具。這些在東北地區的打折必將減少成本障礙，增加消費者LED燈具的使用率。

　　今天的LED燈具的成本是主要由LED、電子驅動(dòng)、光學(xué)，和散熱器組成。許多LED照明設備制造商都在努力降低成本，同時(shí)增加特色來(lái)吸引消費者。還有的在努力增加智能控制，這些可以很容易的整合到LED驅動(dòng)電子設備。

　　大多數LED照明燈具使用電子控制通過(guò)脈寬調制（PWM）技術(shù)來(lái)控制LED光輸出。這些PWM通過(guò)控制LED為“開(kāi)”的時(shí)間的百分率來(lái)控制產(chǎn)生多少時(shí)間的光輸出。該驅動(dòng)方法也可以把LED調暗，可以與大多數家庭里墻上的傳統調光器一起使用。設計里固有的電子驅動(dòng)也可以用來(lái)進(jìn)一步控制光輸出的功能。隨處可得，傳感器是決定什么時(shí)候需要光、需要多少光的關(guān)鍵，所以L(fǎng)ED燈具提供了最佳的有效輸出。

　　智能微控制器在當今市場(chǎng)上已經(jīng)極大豐富，他們大部分都可以編程來(lái)執行多種智能LED驅動(dòng)功能。每天都有許多新的集成方案出來(lái)，驅動(dòng)廠(chǎng)商致力于為客戶(hù)降低BOM器件數量和成本。最理想的情況是，這些產(chǎn)品能夠提供給設計工程師一個(gè)單芯片方案，包含所有的建立智能LED驅動(dòng)所需的模塊。PowerPSoC現在整合了賽普拉斯的可編程片上系統（PSoC），包含了CSA，滯后控制器，一個(gè)5VDC-DC調節器和電源FET ，形成了一個(gè)單芯片集成電路。片上系統（SoC）是照明功能的設計基礎。它使設計者擁有驅動(dòng)設計的平臺，可以滿(mǎn)足他們公司所期望的所有市場(chǎng)需求。使用這一集成方案可以重新配置電力，可簡(jiǎn)化硬件設計，減少測試時(shí)間，降低BOM成本。PowerPSoC可以給設計者提供數字和模擬兩種I /O，可以有多種傳感器接口以供選擇。

　　圖1。賽普拉斯的PowerPSoC有專(zhuān)門(mén)的能耗電路用于LED驅動(dòng)，每通道最高可達1A，32V。板上控制器還有數字和模擬I / O，可以連接大多數傳感器到其內部A / D轉換器。

　　可編程控制照明已存在多年，使用傳感器來(lái)決定何時(shí)燈光應該打開(kāi)、關(guān)掉或根據環(huán)境情況調整為合適的光亮。因為許多LED燈具板上已經(jīng)有電子控制器，這些傳感器可以容易的連接或整合到智能子系統。這些傳感器可以用來(lái)控制一個(gè)單一的燈具或控制整棟建筑復雜的照明。應用范圍很廣，可以從車(chē)道里使用一個(gè)光傳感器來(lái)控制LED聚光燈，到商業(yè)辦公大樓里使用傳感器來(lái)降低能源成本。

　　傳感器可以很容易地集成到智能照明系統，可以把他們連接到期望的處理器，例如PowerPSoC。目前市場(chǎng)上技術(shù)最先進(jìn)的LED燈泡之一是由一家來(lái)自佛羅里達南部的叫MSiSSL（www.msissl.com） 的公司開(kāi)發(fā)的。智能PAR38，或iPAR-38，使用霍爾效應傳感器連接到PowerPSoC來(lái)確定用戶(hù)期望的輸出電流。MSiSSL的專(zhuān)利Powerband技術(shù)，采用簡(jiǎn)單的band方法可以有基于10瓦，12瓦，16瓦的靈活的光輸出?！绷闶凵淘谒麄兊纳痰暧胁煌彰餍枨?，這一產(chǎn)品可以在光線(xiàn)不太需要的地方降低功率節約能源，或者可以在需要強光的地方增加照明” MSiSSL的銷(xiāo)售副總裁約翰·伯克這樣說(shuō)。

　　MSiSSL智能iPAR-38是當今市場(chǎng)上的最智能的LED燈之一。

　　根據磁環(huán)的位置不同，iPAR38可以輸出550流明， 650流明或800流明。這將使得照明規格做到最優(yōu)化設計，無(wú)論是從光輸出還是光能量節省上，并且所有這些都是在一個(gè)燈泡上實(shí)現的。

　　MSiSSL智能iPAR-38是當今市場(chǎng)上的最智能的LED燈之一。

　　MSiSSL的Powerband技術(shù)使用賽普拉斯PowerPSoC里的霍爾效應傳感器實(shí)現，以確定驅動(dòng)LED的流明數量。

　　環(huán)境光感應器例如安森美半導體的NOA1302 和歐司朗的SFH5711都可以用于LED路燈，當太陽(yáng)下山時(shí)打開(kāi)。這些光敏二級管傳感器具有一種類(lèi)似人類(lèi)眼睛的光譜靈敏度，可以用來(lái)精確的調整LED燈光輸出。這些傳感器的輸出是模擬電壓，可以很容易地連接到賽普拉斯PowerPSoC 里的A / D轉換器?；蛘?，NOA1302可以板上集成ADC，通過(guò)PowerPSoC的I2C編程控制和通訊。環(huán)境光感應器和微控制器的使用可以用來(lái)根據自然光線(xiàn)輸出需要的適當的亮光。

　　運動(dòng)探測器是另一種類(lèi)型的傳感器，可以整合到辦公大樓、安防系統及倉庫，只有運動(dòng)存在時(shí)才會(huì )打開(kāi)。主動(dòng)式運動(dòng)傳感器可以在下面情況下使用：一束光從發(fā)射機注入到接收機，光束交叉時(shí)檢測到不同。被動(dòng)式運動(dòng)傳感器，也稱(chēng)為PIR（被動(dòng)式紅外線(xiàn)）傳感器，通常用于能夠檢測人體熱量的安全燈。

　　器件本身是類(lèi)似于光傳感器的簡(jiǎn)單電子元件。紅外燈電路可以自動(dòng)探測并放大成一個(gè)信號。被動(dòng)式紅外傳感器是用來(lái)檢測對象的存在或占用。

　　雙被動(dòng)式紅外傳感器用于精確運動(dòng)檢測。

　　最近美國能源部（DOE） 發(fā)布的報告顯示，在種類(lèi)眾多的照明項目中，以傳感器為基礎的LED照明設備確實(shí)節省了能源。其中一個(gè)項目是在Manchester NH的T.J.Maxx停車(chē)場(chǎng)，這里有22盞高壓鈉燈，6盞金屬