中心議題：

• 光照效果的控製
• 散熱管理

解決方案：

• 多芯片高功率LED
• 采用紅、綠、藍單色LED混合來生成白光

隨著固態照明技術的性能與效率不斷超越傳統照明技術
，該新技術得到了廣泛應用。不過
，如果我們隻是用靜態白光LED來取代傳統技術的話，就難以真正發揮固態照明技術的全部潛力，不能充分實現產品的特色化。在智能驅動器支持下


，LED照明燈具不僅能取代白光照明，而且還能實現新的功能，而這些功能用傳統的照明技術是很難實現的。

大家都知道：“所有色彩都包含白色”。根據相關色溫(CCT)，存在著不同的白色調，從暖白色（如白熾燈的光）直到冷白色（如眾多早期LED指示燈和電源LED的光）
，這兩種色調數值範圍在2700～6000K以上。如果我們采用傳統技術的話
，隻能添加對白光進行“調光”這種智能功能。如果采用固態照明技術的話，設計人員就能從中獲得全新的功能，比方說調節白光色溫，改變環境等。

zhezhongxingongnengdeyoushibaokuotigaogongzuodanweidexiaolv
，shilingshouhuanjingduigukebiandegengyouxiyinli，congerzengjialekeliuliang，bingnengzaijiudianfuwuxingyechanshengyizhonggengyouqinhelideguangzhaohuanyingxiaoguo。ciwai，womenhainenggenjubutongdejijie、產品

、yitianzhongdebutongshiduandenglaigaibianlingshouhuanjingzhongdeguangzhaoxiaoguo
，congercujinxiaoshougongzuo，erwuxuduishangpujinxingdaguimogaizao。liangduketiaozhengshigutaizhaomingjishudetexingzhiyi，dangranchucizhiwai，gutaizhaominghaiyoujieneng
、降低成本
、延長設備工作時間等優勢，這些優勢都推動著LED技術在照明市場中的廣泛應用。

在(zai)改(gai)進(jin)功(gong)能(neng)之(zhi)前(qian)，首(shou)要(yao)工(gong)作(zuo)就(jiu)是(shi)確(que)保(bao)合(he)適(shi)的(de)照(zhao)明(ming)效(xiao)果(guo)。為(wei)了(le)加(jia)快(kuai)推(tui)廣(guang)速(su)度(du)，我(wo)們(men)應(ying)當(dang)遵(zun)從(cong)傳(chuan)統(tong)的(de)照(zhao)明(ming)技(ji)術(shu)規(gui)範(fan)
，確(que)保(bao)新(xin)技(ji)術(shu)的(de)照(zhao)明(ming)效(xiao)果(guo)能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)照(zhao)明(ming)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)、架構師以及最終用戶的預期要求。隻有能夠提供適當照明效果
、且具備添加智能化功能的可擴展性、同時確保較低商業成本的技術，才能為照明市場帶來革命性的變革。性能（光照強度）
、質量（色溫和色彩渲染）以及照明（光束角與發光強度）都是我們要考慮的重要參數。色彩渲染通常是用IEC規範中的顯色指數(CRI)標準來衡量
，它體現的是準確複製照明色彩的能力。

舉例來說，紅色汽車在低壓鈉光下就會呈現褐色，這種光有一種琥珀色調
，CRI較低。最終用戶希望能夠通過LED照(zhao)明(ming)技(ji)術(shu)延(yan)長(chang)設(she)備(bei)的(de)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian)，降(jiang)低(di)能(neng)耗(hao)和(he)維(wei)護(hu)費(fei)用(yong)，但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)新(xin)的(de)照(zhao)明(ming)技(ji)術(shu)達(da)不(bu)到(dao)照(zhao)明(ming)質(zhi)量(liang)要(yao)求(qiu)的(de)話(hua)，則(ze)根(gen)本(ben)不(bu)會(hui)考(kao)慮(lv)采(cai)用(yong)此(ci)技(ji)術(shu)。隻(zhi)有(you)在(zai)實(shi)現(xian)了(le)有(you)關(guan)照(zhao)明(ming)效(xiao)果(guo)性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，我(wo)們(men)才(cai)能(neng)轉(zhuan)而(er)考(kao)慮(lv)如(ru)何(he)增(zeng)強(qiang)功(gong)能(neng)。

要(yao)想(xiang)對(dui)光(guang)照(zhao)效(xiao)果(guo)實(shi)現(xian)絕(jue)對(dui)的(de)控(kong)製(zhi)，就(jiu)要(yao)解(jie)決(jue)一(yi)致(zhi)性(xing)的(de)問(wen)題(ti)。在(zai)采(cai)用(yong)可(ke)控(kong)的(de)固(gu)態(tai)照(zhao)明(ming)燈(deng)具(ju)時(shi)，我(wo)們(men)始(shi)終(zhong)要(yao)考(kao)慮(lv)色(se)彩(cai)一(yi)致(zhi)性(xing)的(de)問(wen)題(ti)，要(yao)想(xiang)到(dao)性(xing)能(neng)方(fang)麵(mian)的(de)差(cha)異(yi)，包(bao)括(kuo)不(bu)同(tong)燈(deng)具(ju)之(zhi)間(jian)隨(sui)時(shi)間(jian)推(tui)移(yi)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)差(cha)異(yi)
，溫(wen)度(du)和(he)設(she)定(ding)點(dian)等(deng)。盡(jin)管(guan)有(you)相(xiang)應(ying)的(de)技(ji)術(shu)來(lai)解(jie)決(jue)上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)，但(dan)整(zheng)體(ti)係(xi)統(tong)開(kai)發(fa)仍(reng)對(dui)照(zhao)明(ming)產(chan)業(ye)提(ti)出(chu)了(le)挑(tiao)戰(zhan)。本(ben)文(wen)所(suo)述(shu)的(de)模(mo)塊(kuai)化(hua)或(huo)係(xi)統(tong)級(ji)實(shi)施(shi)方(fang)案(an)有(you)助(zhu)於(yu)解(jie)決(jue)有(you)關(guan)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)。采(cai)用(yong)適(shi)當(dang)電(dian)源(yuan)和(he)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)的(de)LEDxitongyingdangchengweidangqianjishudeyouyibuchonghepeihe，erbuyingyuxianyoujishuchanshengchongtu
，buyidingyaowanquanqudaiqitajishu，zhiyouzheyang，caiyouzhuyujiasuxinjishutuiguang。

不僅限於光源問題

要想取代小型的鹵素燈

，那幺光源的光通量應達400～1000Lm之間。盡管LED性能不斷得到顯著改進
，但能達到上述性能的高光通量密度光源還不多見。現有的單芯片LED的光通量能達到100Lm以上
，但很少有能達到相當於20W

、35W或50W鹵素燈光通量的LED。我們可以把一些低性能LEDzuheqilai，danshizhehuidailaiguangkongzhifangmiandewenti。guangdeshengchengshiyigewenti，erkongzhiguangyishixianzuijiadeguangzhaoxiaoguoyoushilingyigewenti。womenyingdangshejichuyizhongmanzusuoxuguangtongliangdetongyiguangyuan
，zheyouzhuyujianhuaguangsheji

，bingtigaodengpaodexiaolv。

散熱管理是任何高功率固態照明應用所不能忽視的又一重要問題。LED光源產生的熱量必須加以適當控製
，這樣才能確保設備在一定的工作條件下達到足夠長的使用壽命。就LED的小型化封裝而言
，散熱問題可能很難解決
，但通過最小化熱阻
，有助於緩解整個係統級問題。

設(she)計(ji)可(ke)調(tiao)白(bai)光(guang)的(de)基(ji)本(ben)問(wen)題(ti)就(jiu)是(shi)要(yao)支(zhi)持(chi)多(duo)個(ge)可(ke)以(yi)分(fen)別(bie)控(kong)製(zhi)並(bing)加(jia)以(yi)混(hun)合(he)的(de)色(se)彩(cai)通(tong)道(dao)。確(que)保(bao)波(bo)束(shu)色(se)彩(cai)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)，不(bu)會(hui)出(chu)現(xian)彩(cai)色(se)邊(bian)緣(yuan)或(huo)陰(yin)影(ying)現(xian)象(xiang)，這(zhe)是(shi)一(yi)項(xiang)相(xiang)當(dang)複(fu)雜(za)的(de)工(gong)作(zuo)。我(wo)們(men)可(ke)通(tong)過(guo)減(jian)小(xiao)LED或LED係統的光源大小來改善色彩混合。

一種解決方案是設計多芯片LED，盡(jin)可(ke)能(neng)準(zhun)確(que)地(di)定(ding)位(wei)不(bu)同(tong)色(se)彩(cai)，以(yi)縮(suo)短(duan)混(hun)合(he)距(ju)離(li)。盡(jin)管(guan)市(shi)場(chang)上(shang)出(chu)售(shou)各(ge)種(zhong)多(duo)芯(xin)片(pian)封(feng)裝(zhuang)方(fang)案(an)，但(dan)同(tong)時(shi)支(zhi)持(chi)高(gao)光(guang)通(tong)量(liang)密(mi)度(du)和(he)色(se)彩(cai)混(hun)合(he)的(de)封(feng)裝(zhuang)方(fang)案(an)卻(que)不(bu)多(duo)。大(da)多(duo)數(shu)多(duo)芯(xin)片(pian)封(feng)裝(zhuang)由(you)於(yu)低(di)驅(qu)動(dong)電(dian)流(liu)的(de)限(xian)製(zhi)，光(guang)通(tong)量(liang)密(mi)度(du)較(jiao)低(di)。此(ci)外(wai)，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)也(ye)可(ke)采(cai)用(yong)多(duo)個(ge)分(fen)立(li)的(de)高(gao)通(tong)量(liang)光(guang)源(yuan)，但(dan)這(zhe)會(hui)加(jia)大(da)光(guang)源(yuan)大(da)小(xiao)和(he)色(se)彩(cai)混(hun)合(he)方(fang)麵(mian)的(de)問(wen)題(ti)。

光通量密度、調光性
、色彩混合和散熱管理等綜合要求盡管並不是不能解決的問題
，但確實對LED製造商提出了嚴峻的挑戰。不過，我們應當在LED內部解決上述問題

，這有助於簡化OEM和係統集成商所麵臨的問題。

我們開發出了多芯片高功率LED，以其作為可調“白點”的光源，這樣可減少色彩混合方麵的問題，並支持微型化的點光源照明應用。相對於傳統功率LED和陣列組裝而言，這種10～15W的封裝方案不僅能顯著提高光輸出功率

，而且還能大幅改進光通量密度。這種LED針對散熱性能與可靠性進行了優化，可提高驅動電流
，從而進一步改進光通量密度。材料、封裝以及組裝與裸片的連接工藝的優化組合可實現更出色的散熱性能
，從而改進不同應用條件下的可用光照效果。

可調LED照明係統通常采用紅、綠、藍單色LED
，通過混合來生成白光，這也稱作RGB技術。RGB技術能支持豐富的色彩和可調的白光，但CRI值卻相當低。這種係統可支持的色彩渲染CRI數值通常在40～60之間，具體取決於目標色彩溫度。內部照明通常要求CRI數值在80以上

，要是在零售和博物館等特定環境中
，則要求更高的CRI數值。因此，這種光可以完全適用於信號或環境上色（color-washing）應用
，但不太適合用做室內照明的可調白光源。
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提高CRI數值的一種可能辦法就是增加色彩成分。通過添加琥珀色來實現RGBA係統，我們可大幅改善CRIzhi，tongshiyounengquebaosediandeketiaoxing。ciwaiwomenrengnengshixianjigaodesecailinghuodu，danduishineizhaominggengzhongyaodeshi，womenkeyizaiheitixianshangyidongbaidian，tongshiyounengrangCRI值趨近於90，這就實現了較好的色彩渲染效果

，並生成高質量白光。

我們可將上述產品因素相結合，獲得較好的性能結果。例如，目前已經推出10W的RGBA發射器（見圖1），其可實現高光通量密度

、色彩控製與混合等功能，而且其封裝針對散熱性能與高可靠性進行了精心優化。

使用這種類型的LED，我們可以開發出一款滿足適當光照亮度和質量的燈泡
，而且還能支持白點調節，以改善色彩渲染效果。圖1所示的產品封裝為7mm×7mm，單顆芯片的持續工作電流可高達1000mA
，光通量為350Lm時
，功耗僅為10W。

圖1 10W可調白光產品采用可獨立尋址的多芯片封裝

多色LED發射器介紹多色LED發射器也需要智能化和集成式控製器，原因如下：


圖2 光譜能量分布對比

多通道驅動器：就給定的色溫而言，高質量CRI（90以上）會需要多種類型的LED。CRI是光源的光譜能量分布(SPD)的一個函數。SPD是指給定波長（頻率）下光源的輻射量。CRI數值表現最好(97以上)的白熾燈工作壽命較短（750～2500小時）

，效率也較低（美國能源部的數據為10～17Lm/W）。圖2顯示了白熾燈的SPD曲線與RGB光源曲線的對比情況。

顯然
，RGB光源本身尚不足以支持較高的CRI。設計人員需要添加更多色彩通道填充到頻帶中
，這樣就能獲得接近於白熾燈的曲線。因此，器件必須采用最少4通道的驅動器來驅動紅

、綠
、藍與琥珀色或紅、綠、琥珀色與自然白光的組合。這種控製器可在工廠製造階段編程以獲得正確的u
、v元素值，也可通過通信鏈接動態編程。

EMI控製：由於高速開關調節器的緣故，高亮度(HB)LED燈具會產生較高的電磁幹擾(EMI)，我(wo)們(men)應(ying)通(tong)過(guo)特(te)殊(shu)設(she)計(ji)技(ji)術(shu)對(dui)此(ci)加(jia)以(yi)控(kong)製(zhi)。我(wo)們(men)可(ke)采(cai)用(yong)依(yi)靠(kao)隨(sui)機(ji)處(chu)理(li)的(de)強(qiang)度(du)調(tiao)製(zhi)技(ji)術(shu)，通(tong)過(guo)偽(wei)隨(sui)機(ji)計(ji)數(shu)器(qi)生(sheng)成(cheng)的(de)不(bu)含(han)主(zhu)導(dao)周(zhou)期(qi)性(xing)分(fen)量(liang)的(de)輸(shu)出(chu)函(han)數(shu)，獲(huo)得(de)一(yi)個(ge)從(cong)EMI/EMC角度而言噪聲較低、便於使用的調製輸出。

補償：LED設計需要進行一係列複雜的計算才能獲得一致性的色彩。高亮度LED工程師目前所麵臨的兩個最大問題在於如何根據生產編碼解決不同的LED性能規格問題，以及LED在不同溫度上的性能降低問題（如光通量輸出與波長）。LED燈具需要智能驅動器、通過預測的方式來確保色彩和CRI在不同時間與溫度下的一致性。對某些應用而言，這種驅動器還應當能夠接受色彩和溫度的實時反饋數據

，從而確保燈具的性能。

調光：LED燈具應便於調光，其分辨率應支持深色功能
，而且應當避免低亮度下的閃爍問題。


圖3 如賽普拉斯半導體公司推出的PSoCExpress等LED專用開發控製軟件

為了幫助開發人員解決多個LED通道以及複雜的色彩設計與管理問題，一些公司推出了能夠驅動多個LED的硬件以及旨在簡化LED開發與控製的軟件
，如圖3所示。

通過單個器件驅動多個通道（就賽普拉斯半導體公司推出的EZ-Color控製器而言是16個）
，我們能大幅減少大型設計方案所需的控製器數量，從而降低設計複雜性和功耗，並節約板級空間占用。

此外

，我們還提供直接可用的軟件驅動器，從而顯著減少了HBLED設計中（包括建築照明、通用標誌牌、可充電手電筒、娛樂照明與車輛應急燈等）普遍存在的低頻閃爍與EMI放射問題。集成式開發環境還能通過嵌入式可視化設計工具簡化設計工作，因此即便是缺乏經驗的工程師也能為選定的LED方便地選擇特殊色彩。

LED技術與控製技術持續快速發展，新式LED開(kai)啟(qi)了(le)更(geng)出(chu)色(se)照(zhao)明(ming)功(gong)能(neng)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)，並(bing)能(neng)確(que)保(bao)預(yu)期(qi)照(zhao)明(ming)質(zhi)量(liang)。盡(jin)管(guan)開(kai)發(fa)上(shang)述(shu)照(zhao)明(ming)係(xi)統(tong)的(de)工(gong)作(zuo)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za)，但(dan)製(zhi)造(zao)商(shang)們(men)正(zheng)在(zai)努(nu)力(li)應(ying)對(dui)挑(tiao)戰(zhan)以(yi)加(jia)速(su)技(ji)術(shu)推(tui)廣(guang)。目(mu)前(qian)
，通(tong)過(guo)LedEngin等廠商推出的高功率多芯片LED以及LED專用控製軟件相結合，我們能推出高性能、高質量的可調光照明燈具，確保照明性能不亞於傳統的鹵素燈光源。