智能高效的LED驅(qū)動方案設(shè)計
照明用電是全球能耗的一項重要來源。據(jù)推算,中國照明用電約占全社會用電量的12%左右。在各種照明燈具中,歷史悠久但能效較低的白熾燈的應(yīng)用仍然非常廣泛,如果限制低能效光源的使用、同時大力地推廣及應(yīng)用更高能效及環(huán)保的光源,將利于節(jié)能。
因此,包括中國在內(nèi),世界上多個國家制定政策,分階段淘汰白熾燈泡。如中國計劃于2015年60W以上普通照明用白熾燈泡全部淘汰。熒光燈及緊湊型熒光燈(CFL)的能效比白熾燈高,在市場上已經(jīng)應(yīng)用多年。但熒光燈含劇毒物質(zhì)汞,所引發(fā)的環(huán)保顧慮越來越多。
相比較而言,LED在發(fā)光效率等各方面的性能不斷提升,還兼具環(huán)保及長壽命特性,越來越受重視。實際上,LED筒燈和改裝燈泡已經(jīng)擁有比白熾燈、鹵素?zé)艋駽FL等現(xiàn)在照明技術(shù)更高的能效。而在成本方面,研究發(fā)現(xiàn),與2010年相比,LED的價格已經(jīng)加速下降(每年下降13%至24%),預(yù)計未來幾年仍會持續(xù)下降,將幫助降低LED燈泡及燈具的成本。
因此,世界各國紛紛看好及推動LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如,中國國家發(fā)改委發(fā)布《半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》,規(guī)劃到2015年LED功能性照明產(chǎn)品市場占有率達(dá)20%以上,LED照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年增長30%左右,2015年產(chǎn)值達(dá)4,500億元(折合720億美元)。
LED通用照明應(yīng)用及發(fā)展前景
LED除了廣泛應(yīng)用移動設(shè)備、中大尺寸液晶顯示屏(LCD)背光及LED標(biāo)牌等領(lǐng)域外,如今也在越來越多地用于LED汽車內(nèi)部/外部照明,如前照燈、霧燈、尾燈、停車燈、儀表盤背光、車頂燈、閱讀燈和氛圍燈等,以及住宅照明和建筑物裝飾照明等LED通用照明。
LED通用照明應(yīng)用覆蓋寬廣功率范圍,低至3W到15W的LED住宅照明,中等功率有如15W至 75W的商業(yè)及建筑物裝飾性照明,高至75W到250W的戶外及基礎(chǔ)設(shè)施照明,典型照明產(chǎn)品有如MR16/GU10燈、E27/A19燈泡、鎮(zhèn)流器、筒燈、T8燈管、街燈等。
圖1:典型LED通用照明應(yīng)用
LED通用照明應(yīng)用極具發(fā)展前景。各種LED通用照明燈具中,近期來看,LED燈泡(如A19 LED燈泡)的發(fā)展勢頭驚人。據(jù)統(tǒng)計,2012年全球LED燈泡出貨量達(dá)7.35億只,2013年預(yù)計將增長到12.25億只;預(yù)計到2014年將迎來 LED燈泡市場的引爆點,屆時LED燈泡價格將會降至10美元以下,出貨量預(yù)計較2013年增長約85%,達(dá)22.70億只;而到2015年出貨量將進(jìn)一步增長至39億只。
高能效驅(qū)動器是LED通用照明的重點
要將LED照明的節(jié)能功能發(fā)揮至最高,就需要高能效的LED驅(qū)動器。我們以LED燈泡為例,典型的 LED燈泡包含LED陣列、驅(qū)動電路、散光罩、散熱片和螺旋燈頭等主要組件,見圖2的左半部分。就驅(qū)動電路而言,高能效LED驅(qū)動器IC無疑是其中的重點。圖2的右半部分顯示了典型的LED燈泡驅(qū)動電路,其中使用的是典型的獨立式LED驅(qū)動器。
圖2:(a)典型LED燈泡剖視圖(左圖);(b)典型LED燈泡驅(qū)動電路(右圖)
要發(fā)揮LED通用照明的高能效優(yōu)勢,LED驅(qū)動器存在多重挑戰(zhàn)。首先就是能效至關(guān)重要。以LED燈泡為例,其形狀固定,散熱受限,采用高能效LED驅(qū)動器則可幫助將更多電能轉(zhuǎn)化為光能,幫助散熱。其次,LED燈泡空間有限,需要更大的散熱片面積,較大功率的燈泡尤為如此。此外,LED正在迅速變化,提供多種選擇,這對LED驅(qū)動器的選擇也構(gòu)成了挑戰(zhàn)。由于LED燈泡空間有限,故須減小驅(qū)動電子電路的尺寸以使剩余空間增多,配合散熱。LED通用照明涵蓋不同功率等級,故須優(yōu)化LED驅(qū)動器選擇,以配合不同照明
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