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。隨著當(dāng)前“走向綠色”生態(tài)趨勢，為了節(jié)約能源，許多人都在尋找新途徑來拯救我們的地球。太陽能，風(fēng)能，水能和其他可再生能源發(fā)電正在建設(shè)，用來取代煤與蒸汽這樣有害環(huán)境的方式。

　　另一個節(jié)約能源的替代方案是通過智能網(wǎng)格和智能系統(tǒng)消耗更少的能量，只有需要時才消耗能量。對于照明系統(tǒng)，LED結(jié)合智能傳感器電路看來是一個很有前途的方法，可以用來解決能耗高的問題。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(yùn)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(xù)主導(dǎo)住宅照明景觀，盡管他們是低效率的，而且只轉(zhuǎn)化一小部分能量為光。其余的能源通過玻璃罩作為熱量浪費(fèi)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)開始被淘汰。澳大利亞和委內(nèi)瑞拉于現(xiàn)階段處于領(lǐng)先地位，美國將從2012年通過2014年開始著手這個事情。節(jié)能燈（CFL）已經(jīng)開始使用了，他們節(jié)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(jié)能燈可以和75W的白熾燈發(fā)出同樣亮度的光。

　　消費(fèi)者從白熾燈到節(jié)能燈的轉(zhuǎn)換是在1990年代末，給在城市和城鎮(zhèn)里的人們提供折扣機(jī)制引起的轉(zhuǎn)換。吸引消費(fèi)者們的是“走向綠色”，實(shí)現(xiàn)帳單上的成本節(jié)約。然而，這對于很多人來說并不都是一個積極的經(jīng)驗(yàn)，比如他們希望光線變暗，而節(jié)能燈不能通過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)亮暗，節(jié)能燈含有少量的水銀，需要適當(dāng)處理有害物質(zhì)。許多燈泡將被回收并妥善處理，但大多數(shù)被掩埋到垃圾場，這將會導(dǎo)致地下水污染。節(jié)能燈的采用率很低，在美國估計(jì)只有大約11%的家庭使用。在過去5年里節(jié)能燈技術(shù)已大大改善，但現(xiàn)在仍舊沒有最優(yōu)的解決方案。

　　半導(dǎo)體照明（SSL）技術(shù)的進(jìn)步使商業(yè)和住宅市場的LED照明設(shè)備迅速增加。承諾壽命長，發(fā)光效果更好，并且更節(jié)能，這些都是LED替代白熾燈和節(jié)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，來真正帶來額外的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)利益，是的真正的“綠色”技術(shù)。有專家預(yù)期，在今后不到一年的時間里，大多數(shù)的消費(fèi)者都會愿意使用LED照明。

　　接下來的幾年里，照明行業(yè)將會在照明史上迎來一個關(guān)鍵時刻，在歐盟國家、加拿大、巴西和美國的許多州將會逐步采取措施使白熾燈泡從市場上退出。美國當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)已經(jīng)開始引入LED燈激勵計(jì)劃，這將加速LED照明采用速度。這些刺激措施將會彌補(bǔ)消費(fèi)者購買新式燈的高額費(fèi)用，它大約是節(jié)能燈成本的五倍。

　　照明科學(xué)小組（LSGC）總部位于佛羅里達(dá)州衛(wèi)星海灘，他們最近宣布，為大眾拯救計(jì)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應(yīng)用中給客戶提供折扣。在LSGC新聞公報(bào)中報(bào)道，選擇原因是基于他們在LED燈DEFINITY線上嚴(yán)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(qū)的打折必將減少成本障礙，增加消費(fèi)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(qū)動、光學(xué)，和散熱器組成。許多LED照明設(shè)備制造商都在努力降低成本，同時增加特色來吸引消費(fèi)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(qū)動電子設(shè)備。

　　大多數(shù)LED照明燈具使用電子控制通過脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)來控制LED光輸出。這些PWM通過控制LED為“開”的時間的百分率來控制產(chǎn)生多少時間的光輸出。該驅(qū)動方法也可以把LED調(diào)暗，可以與大多數(shù)家庭里墻上的傳統(tǒng)調(diào)光器一起使用。設(shè)計(jì)里固有的電子驅(qū)動也可以用來進(jìn)一步控制光輸出的功能。隨處可得，傳感器是決定什么時候需要光、需要多少光的關(guān)鍵，所以LED燈具提供了最佳的有效輸出。

　　智能微控制器在當(dāng)今市場上已經(jīng)極大豐富，他們大部分都可以編程來執(zhí)行多種智能LED驅(qū)動功能。每天都有許多新的集成方案出來，驅(qū)動廠商致力于為客戶降低BOM器件數(shù)量和成本。最理想的情況是，這些產(chǎn)品能夠提供給設(shè)計(jì)工程師一個單芯片方案，包含所有的建立智能LED驅(qū)動所需的模塊。PowerPSoC現(xiàn)在整合了賽普拉斯的可編程片上系統(tǒng)（PSoC），包含了CSA，滯后控制器，一個5VDC-DC調(diào)節(jié)器和電源FET ，形成了一個單芯片集成電路。片上系統(tǒng)（SoC）是照明功能的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。它使設(shè)計(jì)者擁有驅(qū)動設(shè)計(jì)的平臺，可以滿足他們公司所期望的所有市場需求。使用這一集成方案可以重新配置電力，可簡化硬件設(shè)計(jì)，減少測試時間，降低BOM成本。PowerPSoC可以給設(shè)計(jì)者提供數(shù)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有專門的能耗電路用于LED驅(qū)動，每通道最高可達(dá)1A，32V。板上控制器還有數(shù)字和模擬I / O，可以連接大多數(shù)傳感器到其內(nèi)部A / D轉(zhuǎn)換器。

　　可編程控制照明已存在多年，使用傳感器來決定何時燈光應(yīng)該打開、關(guān)掉或根據(jù)環(huán)境情況調(diào)整為合適的光亮。因?yàn)樵S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(tǒng)。這些傳感器可以用來控制一個單一的燈具或控制整棟建筑復(fù)雜的照明。應(yīng)用范圍很廣，可以從車道里使用一個光傳感器來控制LED聚光燈，到商業(yè)辦公大樓里使用傳感器來降低能源成本。

　　傳感器可以很容易地集成到智能照明系統(tǒng)，可以把他們連接到期望的處理器，例如PowerPSoC。目前市場上技術(shù)最先進(jìn)的LED燈泡之一是由一家來自佛羅里達(dá)南部的叫MSiSSL（www.msissl.com） 的公司開發(fā)的。智能PAR38，或iPAR-38，使用霍爾效應(yīng)傳感器連接到PowerPSoC來確定用戶期望的輸出電流。MSiSSL的專利Powerband技術(shù)，采用簡單的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)品可以在光線不太需要的地方降低功率節(jié)約能源，或者可以在需要強(qiáng)光的地方增加照明” MSiSSL的銷售副總裁約翰·伯克這樣說。

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

　　根據(jù)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(guī)格做到最優(yōu)化設(shè)計(jì)，無論是從光輸出還是光能量節(jié)省上，并且所有這些都是在一個燈泡上實(shí)現(xiàn)的。

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

　　MSiSSL的Powerband技術(shù)使用賽普拉斯PowerPSoC里的霍爾效應(yīng)傳感器實(shí)現(xiàn)，以確定驅(qū)動LED的流明數(shù)量。

　　環(huán)境光感應(yīng)器例如安森美半導(dǎo)體的NOA1302 和歐司朗的SFH5711都可以用于LED路燈，當(dāng)太陽下山時打開。這些光敏二級管傳感器具有一種類似人類眼睛的光譜靈敏度，可以用來精確的調(diào)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(zhuǎn)換器?；蛘撸琋OA1302可以板上集成ADC，通過PowerPSoC的I2C編程控制和通訊。環(huán)境光感應(yīng)器和微控制器的使用可以用來根據(jù)自然光線輸出需要的適當(dāng)?shù)牧凉狻?/P>

　　運(yùn)動探測器是另一種類型的傳感器，可以整合到辦公大樓、安防系統(tǒng)及倉庫，只有運(yùn)動存在時才會打開。主動式運(yùn)動傳感器可以在下面情況下使用：一束光從發(fā)射機(jī)注入到接收機(jī)，光束交叉時檢測到不同。被動式運(yùn)動傳感器，也稱為PIR（被動式紅外線）傳感器，通常用于能夠檢測人體熱量的安全燈。

　　器件本身是類似于光傳感器的簡單電子元件。紅外燈電路可以自動探測并放大成一個信號。被動式紅外傳感器是用來檢測對象的存在或占用。

　　雙被動式紅外傳感器用于精確運(yùn)動檢測。

　　最近美國能源部（DOE） 發(fā)布的報(bào)告顯示，在種類眾多的照明項(xiàng)目中，以傳感器為基礎(chǔ)的LED照明設(shè)備確實(shí)節(jié)省了能源。其中一個項(xiàng)目是在Manchester NH的T.J.Maxx停車場，這里有22盞高壓鈉燈，6盞金屬