中心議題：

• LED照明智能控製解決方案

解決方案：

• 通過含磷材料塗層或混合三色光源獲得白光
• 使用微控製器提高LED壽命
• 重視驅動/控製電路的效率

能量效率更高、功能更強的新型LED固態發光（SSL）產品的發展很快
，被認為是照明市場上的主要革命性進步。在許多垂直應用中，如信號燈、汽車

、LCD TV背光
，LED已經毫無爭議地成為傳統光源的替代產品。但對於範圍更廣的通用照明，LED還沒有被廣泛接受。固態發光產品的成本和效率無疑將繼續快速改進
，力爭被市場接受。

通用照明中的固態發光產品

阻礙LED向通用照明轉移的原因一是傳統市場的容量太大，二是市場的慣性所致。要滿足後者的兼容性恐怕是最大的挑戰。熱管理、電dian壓ya轉zhuan換huan和he色se彩cai管guan理li是shi需xu要yao解jie決jue的de基ji本ben問wen題ti。隨sui著zhe越yue來lai越yue多duo的de業ye內nei人ren士shi開kai始shi認ren識shi到dao這zhe些xie問wen題ti
，需xu要yao采cai用yong智zhi能neng的de數shu字zi控kong製zhi方fang法fa來lai經jing濟ji有you效xiao地di解jie決jue各ge種zhong各ge樣yang的de挑tiao戰zhan
，然ran後hou才cai能neng享xiang受shou新xin技ji術shu所suo帶dai來lai的de好hao處chu。

LED照明節能明顯

如果在建築物上采用LED照明
，可以節約48%的照明用電。一盞白熾燈的發光效率一般是10～15lm/W
，熒光燈的效率可達70～100lm/W，氙氣燈的效率為80～120lm/W，目前的商用 LED的效率為80lm/W，有些實驗產品已經達到了131lm/W
，而LED的最大理論光效是200lm/W。

白色並不是色彩

LED的(de)最(zui)大(da)問(wen)題(ti)是(shi)發(fa)光(guang)的(de)頻(pin)帶(dai)很(hen)窄(zhai)，這(zhe)樣(yang)光(guang)的(de)顏(yan)色(se)很(hen)單(dan)一(yi)
，可(ke)以(yi)達(da)到(dao)高(gao)效(xiao)率(lv)
，並(bing)且(qie)不(bu)會(hui)發(fa)熱(re)。如(ru)果(guo)光(guang)的(de)顏(yan)色(se)正(zheng)是(shi)我(wo)們(men)所(suo)要(yao)的(de)當(dang)然(ran)最(zui)好(hao)了(le)，但(dan)在(zai)一(yi)般(ban)的(de)照(zhao)明(ming)中(zhong)，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)的(de)都(dou)是(shi)白(bai)光(guang)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)的(de)是(shi)按(an)照(zhao)一(yi)定(ding)比(bi)例(li)混(hun)合(he)起(qi)來(lai)的(de)多(duo)種(zhong)顏(yan)色(se)，來(lai)模(mo)仿(fang)經(jing)過(guo)地(di)球(qiu)大(da)氣(qi)過(guo)濾(lv)後(hou)的(de)陽(yang)光(guang)的(de)頻(pin)譜(pu)。

可以通過在LED的藍色或紫外光源上塗上一層含磷材料，來獲得白光。所有的LED廠商都在對含磷材料的成份
、厚度、位置進行廣泛的研究。

LEDchangshangmenjielianbuduandigongbuxindeyanjiuchengguo
，chengxinqijiandexiaolvbiyiwangrenhechanpindexiaolvdougao。ciwai，guangyuandezhiliangyezaibuduantigao。womenyanjingsuokandaodeguangdezhiliangkeyiyongxiangguansecaiwendu（CCT）來衡量，這是與所感覺到的燈的顏色最匹配的黑體的溫度。

恰當地混合各種顏色

獲得白光LED的另一種方法是按照正確的比例將紅、綠

、藍（RGB）三種顏色混合起來
，不但能獲得白光，而且還能獲得所需的色溫。圖1是這種方法的應用電路，用1個8引腳的8位MCU來控製三色RGB LED。隻需簡單的算法
，就可以對3個發光管的相對光強進行控製，可以達到6位的分辨率（64個光強等級），對控製顏色輸出和相關顏色溫度來說是足夠的了。

該電路采用了PIC12HV615閃存 MCU
、分壓電阻、複位電路、A/D轉換器
，振蕩器提供8MHz的時鍾，構成了一個簡單的單芯片解決方案。在生產時，還可以利用這種閃存器件的在電路可編程特性進行顏色校準。

LED的壽命

圖1所(suo)示(shi)的(de)電(dian)路(lu)適(shi)用(yong)於(yu)很(hen)多(duo)應(ying)用(yong)，但(dan)有(you)一(yi)個(ge)很(hen)重(zhong)要(yao)的(de)缺(que)點(dian)是(shi)效(xiao)率(lv)低(di)。這(zhe)是(shi)一(yi)個(ge)線(xian)性(xing)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，電(dian)能(neng)都(dou)消(xiao)耗(hao)在(zai)鎮(zhen)流(liu)器(qi)電(dian)阻(zu)上(shang)了(le)。此(ci)外(wai)，在(zai)整(zheng)個(ge)產(chan)品(pin)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)內(nei)還(hai)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)更(geng)多(duo)的(de)問(wen)題(ti)。
                             
                                                           圖1   可進行顏色校準的白光LED係統
LED的一個主要優點是極長的使用壽命，這也帶來一個嚴重的問題，即偏色。LED可以使用50 000小時以上，其發光強度會從標稱值逐步下降到70%左右（白熾燈在使用大約1 500小時以後會突然失效）。[page]
遺憾的是，在這50 000小時內
，一個白光LED的相關色彩溫度（CCT）將會發生變化
，當熒光粉老化的時候，CCT會向更高的溫度漂移，即向藍色漂移。當三種顏色的發光體按照不同的曲線老化時，RGB的LED也會出現類似的問題。

通tong過guo使shi用yong微wei控kong製zhi器qi，加jia上shang預yu測ce算suan法fa或huo閉bi環huan控kong製zhi係xi統tong，將jiang會hui開kai發fa出chu幾ji種zhong技ji術shu來lai補bu償chang由you於yu器qi件jian老lao化hua所suo帶dai來lai的de影ying響xiang。有you些xie生sheng長chang商shang已yi經jing生sheng產chan出chu了le彩cai色se光guang敏min元yuan件jian，再zai配pei合he簡jian單dan的de PID算法就可以一次性地徹底解決色彩漂移問題，當然采用這種元件會增加一些成本。

由於色彩漂移的過程非常緩慢，就不需要很高的計算性能
，甚至低成本的8位 MCU就能滿足要求。

LED並不是冷的

LED通用照明中的另一個很大的挑戰是熱量控製問題。正如前文所述
，高功率的LED在zai很hen窄zhai的de一yi個ge頻pin帶dai內nei向xiang外wai產chan生sheng電dian磁ci輻fu射she時shi不bu會hui浪lang費fei能neng量liang

，但dan仍reng然ran會hui產chan生sheng熱re量liang，熱re量liang會hui通tong過guo傳chuan導dao而er不bu是shi輻fu射she的de方fang式shi散san發fa出chu來lai
，這zhe一yi點dian類lei似si於yu白bai熾chi燈deng。

LED的發熱問題給設計通用照明係統提出了很大的限製。為一個給定功率的白熾燈設計的照明係統很難適應同樣功率的LED，因為熱傳導的路徑是非常有限的。

功率轉換和控製

當整個LED產業界都把關注的重點放在如何實現最大的LED發光效率時，驅動/控製電路的效率問題也必須受到同樣的重視。LED是低電壓器件（Vf為3～4V）
，工作電壓與市電完全不匹配，為實現最高的效率和保持持續的光輸出
，LED需要精確的電流控製和開關模式的功率轉換。

為解決這個問題
，必須采用一些恒流驅動技術。不但需要隔離
、功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)校(xiao)正(zheng)，在(zai)有(you)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)還(hai)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)兩(liang)級(ji)處(chu)理(li)。輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)先(xian)被(bei)降(jiang)低(di)到(dao)一(yi)個(ge)中(zhong)間(jian)電(dian)壓(ya)，並(bing)采(cai)用(yong)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)校(xiao)正(zheng)和(he)高(gao)電(dian)壓(ya)隔(ge)離(li)，第(di)二(er)級(ji)解(jie)決(jue)LED對電流和熱控製的需求。

圖2是采用了升壓轉換器（MCP1630）的恒流配置方案，由8位MCU提供靈活的時鍾信號，電流設定點可由編程設定，以適應不同的LED模塊、調光功能，並利用外置的傳感器提供閉環的溫度控製。
                             
                                         圖2   采用MCU和恒流驅動器的智能LED解決方案

基於MCU的解決方案具有極大的靈活性。當LED的溫度接近臨界門限時
，向LED輸出的功率會逐步減小，而不是突然關閉係統或簡單地發出警報。尤其是在LED是分別由不同公司設計，並且無法保證正確的熱設計的情況下，這種功能尤為關鍵。

智能的驅動設計也意味著MCU的內置串行外設可以支持簡單的通信協議
，例如DMX- 512或DALI。在進行更高級的係統集成時，還會需要以太網或ZigBee連接，從而設計出全新的能源管理係統。