最近人工智能已經(jīng)傳得沸沸揚揚，尤其是機器人更是被吹得神乎其神，好像是馬上能夠取代人類(lèi)，甚至將來(lái)能夠控制和操縱人類(lèi)，最后的世界變成機器人的世界。其實(shí)這類(lèi)的傳聞都是從科幻小說(shuō)里搬過(guò)來(lái)的，只能起到嘩眾取寵的作用。而有些設備，像在流水線(xiàn)里的機器手，還只能完全按照規定的程序工作，并不能自動(dòng)地跟上環(huán)境的變化而改變，只要環(huán)境有一點(diǎn)變化，它的工作就會(huì )出錯，因而不能算成智能設備，更不能稱(chēng)為機器人。真正對我們具有實(shí)際意義的，還是從我們的現實(shí)工作中盡量采用智能技術(shù)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。
智能技術(shù)的核心就是自適應。凡是能夠根據環(huán)境的變化自動(dòng)調整有關(guān)設備的工作，以得到最佳結果的技術(shù)就是自適應。采用自適應以后就可以改變傳統的技術(shù)，從而得到意想不到的結果。
智能型LED恒流源就是一個(gè)實(shí)例。
1.經(jīng)典的線(xiàn)性恒流源
我們知道所有的電源都可以分為恒壓電源和恒流電源兩種，恒壓電源就是輸出電壓穩定，不隨輸入電壓和負載的變化而變化，而恒流電源則是輸出的電流恒定，不隨輸入電壓和負載的變化而變化。LED因為是一種半導體二極管，它的伏安特性具有負溫度系數，如果采用恒壓電源供電，就會(huì )使其電流越來(lái)越大而燒毀，所以必須采用恒流電源供電。而其實(shí)現方法，也有兩種，一種是開(kāi)關(guān)型，另一種是線(xiàn)性型。開(kāi)關(guān)型的優(yōu)點(diǎn)是效率比較高（90%左右），缺點(diǎn)是元件數較多，可靠性低，體積大，成本高，而線(xiàn)性恒流源正好相反，元件數很少，可靠性高，體積很小，成本很低，缺點(diǎn)是效率很低，只有85%左右。
2.線(xiàn)性恒流源的效率
線(xiàn)性恒流源的效率隨輸入電壓的升高而降低。它的典型的效率曲線(xiàn)如圖1所示：
在市電電壓為220V時(shí)，它的效率只有85%。
但是，在輸入電壓越低的時(shí)候，效率就高，那么有沒(méi)有可能讓這種線(xiàn)性恒流源在220V的時(shí)候效率也很高呢？
這需要我們來(lái)詳細地研究線(xiàn)性恒流源的電路構成和性能。
3.采用普通恒流二極管的線(xiàn)性恒流源
最簡(jiǎn)單的線(xiàn)性恒流源就是采用普通恒流二極管了，它的的電路如下圖所示：
圖中的CRD就是恒流二極管，圖上采用了幾個(gè)CRD并聯(lián)，以得到所需的恒流值，實(shí)際上現在有很多不同恒流值的恒流二極管可供選用，所以也不需要采用并聯(lián)的方法來(lái)得到所需的恒流值了。所以只要采用一個(gè)恒流值相當的恒流二極管和所有LED相串聯(lián)就可以實(shí)現對LED的恒流供電，可見(jiàn)它的電路是十分簡(jiǎn)單的！
它的工作原理可以從它的伏安特性中看出：
它可以在Vk一直到POV很大的輸入直流電壓范圍內都保持電流恒定。而Vk的絕對值低于3V，假定整流后的直流電壓為300V，恒流值為0.1A，那么總功率為30W，如果LED串的總電壓也正好接近300V，而使恒流二極管工作于Vk點(diǎn)，那么它消耗的功率就只有0.3W，其效率為(30-0.3)/30=99%。
但是當輸入電壓增加的時(shí)候，恒流二極管就必須承擔起消耗這些多余電壓的功能，它的工作點(diǎn)就右移，而功耗就逐漸增大，整體的效率也就逐漸降低，表現為其效率的線(xiàn)性下降。
由此可知，采用恒流二極管的低效率特性是天生的，所有恒流二極管都必須采用帶有很大散熱片的管殼封裝，看上去似乎無(wú)法避免的。
這也是一般教科書(shū)里就是那么說(shuō)的。
4.采用自適應方法來(lái)提高線(xiàn)性恒流源的效率為了提高線(xiàn)性恒流源的效率必須想出完全不同的途徑。
因為我們的應用是對LED的供電，LED就是我們的線(xiàn)性恒流源的負載。它的數目就必須滿(mǎn)足整流后的電壓輸出，例如，假定整流后的電壓是300V，每顆LED的正向電壓為3V，那么就需要100顆LED相串聯(lián)。當市電電壓增加時(shí)，整流后的電壓也增加，但是LED是由恒流源供電的，所以它的正向電壓不會(huì )變，所增加的整流后電壓就必須由恒流二極管來(lái)承擔，這樣整體效率就必然降低。
那么有沒(méi)有辦法不要讓恒流二極管來(lái)承擔這個(gè)整流后電壓的升高呢？
最好的解決方法就是自適應地改變LED的數目。當市電電壓升高時(shí)，就增加LED的個(gè)數，當市電電壓降低時(shí)，就減少LED的數目，這可以很容易采用一種自適應的數字式開(kāi)關(guān)電路來(lái)實(shí)現。它的原理圖如下所示。
其中方塊中的這部分LED就是可以自適應地接入到主串LED中，也可以從主串中自適應地斷開(kāi)。接入或斷開(kāi)的個(gè)數由輸入電壓變化的大小而決定。它能感知輸入電壓的變化，并由此來(lái)決定LED數目的變化，所以它是自適應的，也可以說(shuō)是智能的。
現在這種能夠自動(dòng)開(kāi)關(guān)的芯片已經(jīng)由深圳埃菲萊公司開(kāi)發(fā)成功，命名為AICS，意即Adaptive-Intelligence-Current-Source，也就是自適應-智能-電流-源。
5.智能型LED恒流源的性能
5.1對輸入電壓的自適應
如前所述，采用自適應控制以后，這種恒流源的效率可以高達99%。而且這個(gè)效率可以在很大的輸入電壓變化范圍內都能實(shí)現。下面就是效率和輸入電壓變化的關(guān)系曲線(xiàn)：
圖中藍色為恒流源本身的效率,紅色為加上整流器以后的總效率，在市電電壓在175V-265V內變化時(shí)，恒流源的效率都能保持99%不變，加上鎮流器的損耗也可以高于98%。
5.2對溫度的自適應
當環(huán)境溫度變化時(shí)，恒流二極管的功耗也會(huì )加大，例如當環(huán)境溫度升高時(shí)，由于LED伏安特性的負溫度系數，它的正向電壓也會(huì )降低，這時(shí)候LED串的總電壓就會(huì )低于整流后電壓，于是恒流二極管的壓降就會(huì )升高，功耗就會(huì )加大。這個(gè)智能的恒流源就會(huì )增加LED串中的LED數目，使得其總電壓升高，而使這個(gè)總電壓和整流后電壓仍然保持匹配從而保持高效率，其實(shí)測結果如下：
由圖中可以看到，當環(huán)境溫度從35度升高到85度時(shí)，整個(gè)效率隨輸入電壓變化曲線(xiàn)幾乎完全一樣，始終保持在98%以上（包括了整流器的效率在內）。
5.3對不同正向電壓的LED的自適應
這種智能型LED恒流源還有一個(gè)自適應的功能，就是對不同正向電壓的LED的自適應。在同一個(gè)LED串中，可以采用具有不同正向電壓的LED，混編以后，自適應智能LED恒流源仍然可以自動(dòng)地切換LED數，以保證其總效率在99%。最近這個(gè)專(zhuān)利已經(jīng)得到美國專(zhuān)利局的授權。
5.4改變LED的數目而不改變其光通量
如果只是改變LED的數目，由于恒流源的電流沒(méi)有改變，就會(huì )改變總的光通量。在智能型LED恒流源的整體設計中也考慮到這個(gè)問(wèn)題，在改變LED數目的同時(shí)還自適應地改變恒流源的電流值，使得其總功率和總光通量不變。其結果如下：
由圖中可見(jiàn)，采用這種自適應調節以后，在不同的輸入電壓范圍內，其輸入功率，輸出光通量和整體光效都基本上保持不變。
6.光電一體化的光引擎
這種智能型LED恒流源徹底打破了教科書(shū)里描述的線(xiàn)性恒流源效率很低的常規認識，而破天荒地實(shí)現了99%的效率。從而可以實(shí)現把恒流源和光源放在同一塊鋁基板上，而做成光電一體化的光引擎。因為它本身的功耗極低，所以把它放到光源的鋁基板上不會(huì )增加LED的結溫。深圳埃菲萊公司采用這種智能型恒流源已經(jīng)生產(chǎn)了一系列不同功率的光引擎：
7.結束語(yǔ)
這種智能型的LED恒流源的效率高達99%，這等于是說(shuō)實(shí)現了一種不耗電的恒流源。通常LED恒流源的效率為85-90%，也就是說(shuō)采用這種智能型的恒流源以后就可以進(jìn)一步節能10-15%。其意義是十分重大的！
中國的照明用電量為總用電量的14.5%，2014年總發(fā)電量為56496億度電，即照明用電量為8191.9億度電。采用埃菲萊的光引擎以后至少可以節約10%的能量，也就是819.2億度電，而三峽發(fā)電站的年發(fā)電量為847億度電，所以也就能夠節約出一個(gè)三峽發(fā)電站來(lái)。而全球照明用電量占總用電量的19%，2014全球總發(fā)電量為238670億度電，所以照明用電量為45350億度電，采用埃菲萊的光引擎以后就可以節約4535億度電，相當于5.5個(gè)三峽電站的發(fā)電量！ |
