安森美半導體照明業(yè)務(wù)部James Lee
前言
照明于我們而言至關(guān)重要。美國能源信息署（US Energy Information Administration）的一項估測證實(shí)了這一點(diǎn)：我們用于家居照明的耗電量（1290億千瓦，占總耗電量的9％）相當于用來(lái)洗滌和烘干衣物、使用電腦，以及做飯時(shí)的耗電量之和。
然而，這些能源中的大部分都被浪費了。眾所周知，白熾燈泡的能效非常低，只有大約5％的輸出可以轉換為光能，其余則轉換為熱能。而發(fā)光二極管（LED）照明技術(shù)有著(zhù)接近50%的能效，通過(guò)實(shí)施基于此項技術(shù)的更高效的解決方案，預計至2030年，照明耗電量有望減少約40％。
智能LED照明是降低能耗的一種方式，并將照明供應和配置緊密地與辦公室，工廠(chǎng)和公共建筑中的中高功率應用的實(shí)際需求相匹配。
LED價(jià)格的下跌是刺激其采用率的關(guān)鍵。與此同時(shí)，由于社會(huì )已經(jīng)普遍認識到傳統照明一直以來(lái)的低效和浪費所帶來(lái)的環(huán)境影響，因此政府對照明待機功率和效率的規定也日益嚴格。
與白熾燈照明相比，LED照明在使用較低功率和將輸出轉換為光能而非熱能方面帶來(lái)的是根本性的改善。然而，目前至關(guān)重要的是將固態(tài)照明技術(shù)與創(chuàng )新的驅動(dòng)解決方案相結合，以符合法規的要求并提供有效的電源管理和調光等功能。
LED照明市場(chǎng)
建筑業(yè)的發(fā)展是推動(dòng)LED照明發(fā)展的重要驅動(dòng)力，根據 Research and Markets公司的研究表明，建筑業(yè)構成了LED照明市場(chǎng)的主要部分。修整改造同樣也是一個(gè)重要的驅動(dòng)力，事實(shí)上，該研究公司認為直至2023年，修整改造將成為L(cháng)ED照明市場(chǎng)中增長(cháng)最快的部分。
室內照明（包括住宅、工廠(chǎng)、公共建筑和辦公室）是LED照明市場(chǎng)中收入最高的部分。但戶(hù)外照明將成為增長(cháng)最快的，其中最大的驅動(dòng)力是道路照明的改善，因為地方政府試圖提高能見(jiàn)度的同時(shí)能夠控制成本。
圖1：LED照明正在全球范圍內快速增長(cháng)
據TrendForce（隸屬于 LEDinside）預計，2017年LED照明市場(chǎng)價(jià)值達到331億美元，LED照明的滲透率達到52％。根據LEDinside的數據，LED照明在歐洲整體照明市場(chǎng)的占比為23％，在全球所有地區中居首位。美國和中國分列第二、三位。亞太地區或許會(huì )由于大量的基礎設施項目有望成為增長(cháng)最快的地區。
節能照明的智能解決方案
與只能連接市電電源的白熾燈泡不同，LED是低電壓設備，需要能夠提供恒定電壓（CV）或恒定電流（CC）的電源。這些電源對照明解決方案的整體效率具有實(shí)質(zhì)性的影響，因此與LED本身一樣需要接受?chē)栏竦膶彶�，尤其是在備用電源方面�?/span>
LED的很大一部分市場(chǎng)在于推進(jìn)（或取代）傳統照明，同時(shí)LED的多功能性和相對較小的尺寸使它們能夠用于無(wú)法實(shí)施白熾燈解決方案的地方。但是，要想在這些狹小、緊湊的空間中安裝LED及相關(guān)電源，就需要高效、小巧的電源設計。
LED面臨的一個(gè)挑戰是在完整的亮度范圍內提供調光功能，同時(shí)確保良好的光線(xiàn)質(zhì)量。許多解決方案引致的“頻閃”可能會(huì )造成一些問(wèn)題，尤其是在使用像機進(jìn)行感測的環(huán)境中，例如工廠(chǎng)以及不久的路上的車(chē)載系統。
不僅設計人員面臨著(zhù)提供高能效、廣泛可調、小巧、無(wú)閃爍照明解決方案的挑戰，消費者和安裝人員也期望看到電源價(jià)格會(huì )有類(lèi)似于LED價(jià)格那樣的下跌。
25-100 W是LED照明解決方案最常見(jiàn)的功率之一。對此，常見(jiàn)的方法是使用兩級轉換，借助功率因數校正（PFC）級來(lái)初始降低并調節電源電壓，該功率因數校正（PFC）級向微控制器（MCU）提供恒定電壓和控制信號（包括調光控制）。第二級將經(jīng)調節的電壓轉換成為L(cháng)ED提供電流，同時(shí)考慮來(lái)自MCU的任何調光要求。
圖2：兩級轉換是中等功率照明解決方案中最常用的方法
但是，為滿(mǎn)足現代LED照明這些相對復雜的要求，就需要創(chuàng )新的半導體控制解決方案。安森美半導體利用其在開(kāi)發(fā)節能電源解決方案領(lǐng)域的知識，推出了兩個(gè)IC產(chǎn)品，使節能照明解決方案向前邁進(jìn)了一大步，并滿(mǎn)足當今競爭激烈的市場(chǎng)需求。
安森美半導體的FL7740（初級端調節和PFC）和FL7760（DC-DC降壓）通過(guò)受限的BOM，提供簡(jiǎn)化的拓撲，并縮減了尺寸和成本。兩者一同使用時(shí)，可提供精確的CV / CC調節，并支持模擬和脈寬調制(PWM)調光。
圖3：FL7740和FL7760是面向現代LED照明的完全可調光解決方案
FL7740幾乎無(wú)需外部元件，且待機模式下的功耗低于0.15W，這是智能照明的關(guān)鍵規格，能夠輕松滿(mǎn)足能源之星（Energy Star）等法規的要求。
FL7760提供了5%至100％的寬模擬調光范圍，這也使模擬調光技術(shù)首次成為固態(tài)照明設計師的可行之選。它也支持從0到100％的PWM調光，只是固有的頻閃和可聞噪聲問(wèn)題導致效果不太理想。然而，FL7760的獨一無(wú)二之處在于能夠將模擬和PWM調光無(wú)縫結合，以覆蓋0到100％范圍，而沒(méi)有頻閃或可聞噪聲，這可謂是巨大的進(jìn)步。
借助先進(jìn)的半導體技術(shù)，使得基于LED的智能照明不僅切實(shí)可行，而且容易實(shí)現、效率更高、體積更小、成本更低。并且還有改善工作和生活環(huán)境的同時(shí)節省數百億千瓦時(shí)電量的潛力，而這一潛力將在不久的將來(lái)成為現實(shí)。
