更高效節(jié)能的LED照明系統(tǒng)設(shè)計方案

為打造兼具節(jié)能、高效的智慧照明系統(tǒng)，利用MCU與可調(diào)光驅(qū)動器進行環(huán)境感測、高效能調(diào)光已是現(xiàn)今LED照明系統(tǒng)盛行的設(shè)計趨勢，除此之外，光學(xué)與散熱的模擬亦是確保LED產(chǎn)品的可靠性和安全性不可或缺的開發(fā)環(huán)節(jié)。

電路設(shè)計與系統(tǒng)模擬是實現(xiàn)LED智慧型照明系統(tǒng)的兩大成敗關(guān)鍵，其中在電路設(shè)計方面若加入微控制器(MCU)，不僅可全天候監(jiān)控LED裝置并即時回報異常狀況，還能對照明設(shè)備進行群組控制以調(diào)節(jié)能源，使照明系統(tǒng)更具智慧化;而為加強LED光源穩(wěn)定度，將可調(diào)光驅(qū)動器導(dǎo)入電路設(shè)計中，則可解決光源閃爍的問題，并提升能源使用效率。

另一方面，透過光學(xué)與散熱的模擬過程來驗證產(chǎn)品可行性更是至關(guān)重要，此舉不僅可確保產(chǎn)品安全性，在模擬過程中，更可加速產(chǎn)品的開發(fā)時程，提升市場競爭力。

實現(xiàn)智慧照明系統(tǒng)　MCU角色吃重

隨LED的使用日趨普及，應(yīng)用也越來越多元，其中智慧照明系統(tǒng)的商機更受到業(yè)界期待。為打造LED智慧照明系統(tǒng)，導(dǎo)入MCU可實現(xiàn)亮度自動調(diào)整、顏色自動變換、環(huán)境感測，以及群組系統(tǒng)控制等功能，豐富LED照明的應(yīng)用性，并提高能源使用效率。

英飛凌資深應(yīng)用工程師朱淡森表示，MCU可讓LED燈具實現(xiàn)智慧照明系統(tǒng)，充分提高能源使用效率與豐富LED多元應(yīng)用。

過往LED燈具缺乏控制與變化，即使LED已比傳統(tǒng)鹵素?zé)?、白熾燈更為耐用，但在長時間使用下，LED的光輸出仍會受到老化與溫度影響而衰退，導(dǎo)致燈具裝置內(nèi)的電容易損毀，使可靠性大幅降低，且無法調(diào)光的缺陷也造成能源使用效率不彰，綜合以上因素終致LED使用壽命縮短，同時應(yīng)用方面，也會因燈光無法變化顯得較單調(diào)乏味。

朱淡森進一步指出，為達到調(diào)光控制、顏色變換與高效率使用能源等目標，將LED燈具導(dǎo)入MCU可使室內(nèi)照明、戶外照明、裝飾照明，以及應(yīng)急照明有更多的應(yīng)用變化，例如控制LED燈在一天中，依照每個不同時段調(diào)整亮度以節(jié)約能源，或者透過MCU中的數(shù)位可定址照明介面(DALI)進行遠端群組控制，以及隨時監(jiān)控LED裝置是否仍正常運作，以利通知工程人員快速維修，這些新的應(yīng)用都讓LED燈不再僅只是開與關(guān)而已，還能有更靈活的運用。

據(jù)了解，英飛凌為搶占LED智慧照明市場版圖，分別推出XC835與XC836兩款MCU，此兩款MCU除接腳數(shù)與尺寸不同外，最大的差異在于XC836有支援DALI，能為LED燈具做智慧系統(tǒng)的遠端操控，而XC835則未支援。此外，兩款皆可支援觸控式控制，并且都具備高耐熱(150℃)與高可靠度等特性。目前，該系列MCU主要應(yīng)用于娛樂型裝飾照明市場中常見的T4、T8等中小型螢光管以及球泡燈。

對娛樂型裝飾照明市場而言，由于娛樂性表演內(nèi)容五光十色，不僅重視智慧自動調(diào)光，對LED照明燈具的使用壽命、發(fā)光效率以及燈光的穩(wěn)定性也相當要求，因此可調(diào)光驅(qū)動器為解決上述問題，開始被設(shè)計于照明系統(tǒng)中。

LED照明拼效率　可調(diào)光驅(qū)動器力挺

各國政府對于節(jié)能的要求日趨嚴苛，激勵可調(diào)光的LED照明需求增溫，為實現(xiàn)高效能調(diào)光并解決閃爍問題，德州儀器(TI)日前發(fā)表兩款高度整合的相位可調(diào)光交流對直流(AC-DC)LED照明驅(qū)動器，可充分滿足改裝燈泡(Retrofit Bulb)、LED安定器(Ballast)、筒燈(Downlight)及聚光燈(Spot Light)等燈具的調(diào)光需求。

德州儀器亞洲區(qū)類比產(chǎn)品市場開發(fā)電源應(yīng)用產(chǎn)品資深應(yīng)用工程師蕭益州表示，內(nèi)建可調(diào)光電源驅(qū)動IC的LED不久后將全面取代可調(diào)光的傳統(tǒng)燈泡。

傳統(tǒng)燈泡雖也可以進行調(diào)光，但較為耗電且使用壽命短，導(dǎo)致可調(diào)光的傳統(tǒng)燈泡必須經(jīng)常維修。導(dǎo)入可調(diào)光電源驅(qū)動積體電路(IC)的LED燈，不但兼顧LED較傳統(tǒng)燈泡省電80%、使用壽命至少兩萬小時的優(yōu)勢特性外，更能進行調(diào)光，提高能源使用效率，加速節(jié)能型LED照明全面取代傳統(tǒng)燈泡。

為插旗節(jié)能型LED照明市場，德州儀器已推出TPS92070/LM3448可調(diào)光系列方案，其高電流精準度的特性可為客戶準確定義電流的上下限，省去客戶不停校正的時間成本，且因其高性能的結(jié)構(gòu)，能減少支援該驅(qū)動IC的周圍零件，進一步降低客戶的成本。

蕭益州進一步指出，目前德州儀器一系列可調(diào)光驅(qū)動IC主要銷往日本、歐洲及美國等地，而各國又因安規(guī)標準不同，所需的驅(qū)動IC規(guī)格也不盡相同。例如TPS92070因為其結(jié)構(gòu)設(shè)計為隔離式，安全性較高，可符合美國的安規(guī)要求，日本主要出貨則為無隔離設(shè)計的LM3448，而有無隔離的設(shè)計，對LED燈具整體成本的影響約為2%，一切端看客戶需求而定。

蕭益州表示，在相關(guān)節(jié)能法規(guī)的要求下，目前日本、歐美等已開發(fā)國家皆已大量采用有導(dǎo)入可調(diào)光驅(qū)動IC的LED燈具，而開發(fā)中的國家如中國大陸，因尚無相關(guān)法規(guī)要求，所使用的則為成本較低的無調(diào)光功能LED燈具。

至于臺灣方面，雖也無相關(guān)法規(guī)要求，但已有燈具廠商導(dǎo)入調(diào)光驅(qū)動IC，其應(yīng)用的市場大多仍為娛樂型照明市場為主，一般室內(nèi)照明、戶外照明與應(yīng)急照明皆未開始普及，未來若節(jié)能法規(guī)有更進一步的制定，相信節(jié)能型LED照明將更為盛行。

除了調(diào)光器架構(gòu)的選擇各有優(yōu)缺點外，為加速LED產(chǎn)品上市時程與降低整體開發(fā)成本，在產(chǎn)品正式開模生產(chǎn)前，利用光學(xué)模擬與散熱模擬來驗證產(chǎn)品可行性，已成為相關(guān)業(yè)者克敵制勝的重要利器。

加速LED開發(fā)有撇步　光學(xué)/散熱模擬不可少

綠明科技總經(jīng)理莊世任表示，透過光學(xué)與散熱模擬，可讓LED產(chǎn)品盡早推向市場，并確保品質(zhì)與可靠性。

由于LED的產(chǎn)品設(shè)計要經(jīng)過許多測試驗證，若未做好光學(xué)模擬與散熱模擬，將導(dǎo)致產(chǎn)品量產(chǎn)后出現(xiàn)品質(zhì)瑕疵。為解決此一問題，使用專用模擬軟體搭配三維(3D)模型為LED進行準確的模擬分析與驗證，已成為LED燈具開發(fā)不或缺的重要環(huán)節(jié)，以確保未來LED產(chǎn)品的品質(zhì)與

為打造兼具節(jié)能、高效的智慧照明系統(tǒng)，利用MCU與可調(diào)光驅(qū)動器進行環(huán)境感測、高效能調(diào)光已是現(xiàn)今LED照明系統(tǒng)盛行的設(shè)計趨勢;除此之外，光學(xué)與散熱的模擬亦是確保LED產(chǎn)品的可靠性和安全性不可或缺的開發(fā)環(huán)節(jié)。

電路設(shè)計與系統(tǒng)模擬是實現(xiàn)發(fā)光二極體(LED)智慧型照明系統(tǒng)的兩大成敗關(guān)鍵，其中在電路設(shè)計方面若加入微控制器(MCU)，不僅可全天候監(jiān)控LED裝置并即時回報異常狀況，還能對照明設(shè)備進行群組控制以調(diào)節(jié)能源，使照明系統(tǒng)更具智慧化，而為加強LED光源穩(wěn)定度，將可調(diào)光驅(qū)動器導(dǎo)入電路設(shè)計中，則可解決光源閃爍的問題，并提升能源使用效率。

另一方面，透過光學(xué)與散熱的模擬過程來驗證產(chǎn)品可行性更是至關(guān)重要，此舉不僅可確保產(chǎn)品安全性，在模擬過程中，更可加速產(chǎn)品的開發(fā)時程，提升市場競爭力。