在當(dāng)今電能需求與生產(chǎn)日趨失衡的條件下,，最有效的因應(yīng)途徑就是提升能效,，即利用技術(shù),，以更少的電能來執(zhí)行相同的任務(wù)或功能。電能使用涉及眾多的領(lǐng)域,，以常見的建筑物為例，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),，美國建筑物總能耗中約有30%的能耗源自照明領(lǐng)域,，而中國的估計(jì)也達(dá)到約11%至12%。由此看來,，照明域的節(jié)能潛力巨大,。

            安森美半導(dǎo)體LED通用照明及電源營銷和系統(tǒng)工程總監(jiān)Laurent Jenck（鄭樂康）指出，以一款典型的100 W白熾燈為例,，其中約有95 W的電能轉(zhuǎn)化為熱量,，剩余的僅5 W電能轉(zhuǎn)化為光。因此,，世界上許多國家都開始逐步淘汰一般的白熾燈,，鼓勵(lì)使用節(jié)能燈。與白熾燈相比,，緊湊型熒光燈(CFL)和線性熒光燈(LFL)等節(jié)能燈的能耗大幅下降(僅相當(dāng)于白熾燈的約1/5),，但這些傳統(tǒng)節(jié)能燈中包含劇毒化學(xué)物質(zhì)汞，對環(huán)境有不良影響,。另一方面,，高亮度發(fā)光二極管(HB-LED)近年來在光輸出、能效(efficacy)及成本等方面全面改善,，同時(shí)結(jié)合小巧,、低壓工作及環(huán)保等眾多優(yōu)勢,，正在照明領(lǐng)域掀起革命。

LED照明進(jìn)侵各領(lǐng)域,，應(yīng)用將更普及

      如今,，在屏幕尺寸小于4英寸的手機(jī)、相機(jī)閃光等移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用中,，及路邊及體育場中大型顯示屏應(yīng)用中,，LED照明，或稱固態(tài)照明(SSL),，幾乎占據(jù)了100%的份額,。除此之外，LED照明也向其它領(lǐng)域邁進(jìn),。如在汽車應(yīng)用中,，LED照明占據(jù)約15%的份額。而在較大液晶顯示屏(LCD)背光應(yīng)用中,，雖然冷陰極熒光燈(CCFL)如今仍然占據(jù)主導(dǎo)地位,，但LED照明的總滲透率也達(dá)到約20%，參見圖1,。特別是在備受矚目的大尺寸液晶電視背光應(yīng)用中,，據(jù)Laurent Jenck指出，預(yù)計(jì)LED背光的液晶電視在未來3到4年間,，將占據(jù)至50%的份額,。

      圖1：LED照明在各種應(yīng)用的滲透比例

      安森美半導(dǎo)體在電源管理及高能效方案具備專長及優(yōu)勢 ，故能發(fā)揮其在電源能效方面的領(lǐng)先實(shí)力,，提供專用LED驅(qū)動(dòng)器用于便攜,、消費(fèi)、工業(yè)和汽車等市場,，并且固態(tài)照明方案符合或超越世界各地的規(guī)范要求,，即如GreenPoint®參考設(shè)計(jì)電源般。

      相比較而言,，LED照明在燈泡,、嵌燈、街道及區(qū)域照明,、任務(wù)燈,、景觀照明、商業(yè)建筑物照明及廣告牌文字電路照明等通用照明領(lǐng)域的滲透比例還偏低,，目前小于2%,，遠(yuǎn)低于其它照明類型。但LED照明具有高能效等優(yōu)勢，讓其在通用照明市場也極具應(yīng)用潛力,。例如,，安森美半導(dǎo)體對從零售商店購得的一款鹵素臺燈(采用35 W燈泡)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，原鹵素?zé)糁袩o電子組件,，僅含1個(gè)較重的60 Hz變壓器,。這鹵素?zé)粼?20 Vac條件下的輸入功率為41.7 W，在0.5米距離處測得的光亮度為744流明,。重新設(shè)計(jì)的臺燈采用LED模塊,，燈底部采用安森美半導(dǎo)體NCP1014自供電單片式開關(guān)穩(wěn)壓器，在120 Vac條件下輸入功率為10.9 W,，即能耗僅相當(dāng)于鹵素?zé)舻?/4,；同時(shí)，這LED臺燈在同等距離條件下測得的光亮度為795流明,，更優(yōu)于鹵素?zé)?，?2.9流明/瓦(lm/W)的能效(efficacy)更是數(shù)倍于鹵素?zé)?17.8 lm/W)。

      當(dāng)然,，價(jià)格是LED照明在通用照明領(lǐng)域快速普及的一項(xiàng)制約因素,。不過，安森美半導(dǎo)體的Laurent Jenck援引半導(dǎo)體的發(fā)展歷史指出,，當(dāng)半導(dǎo)體技術(shù)剛剛問世,，其成本非常高昂以至于應(yīng)用局限在美國軍方的對成本不敏感的應(yīng)用中，如軍事衛(wèi)星,；但隨著應(yīng)用范圍的拓廣及應(yīng)用的增多，半導(dǎo)體產(chǎn)品最后進(jìn)入消費(fèi)市場,，廣泛應(yīng)用于我們?nèi)粘９ぷ魃畹母鱾€(gè)角落,。因此，隨著應(yīng)用的增多,，LED照明的價(jià)格/成本將可逐步趨向消費(fèi)應(yīng)用,。Laurent Jenck預(yù)計(jì)，LED通用照明可望在5年內(nèi)開始進(jìn)入主流家庭應(yīng)用,。

      世界各地的規(guī)范機(jī)構(gòu)也在積極制定和發(fā)布相關(guān)的LED照明能效規(guī)范,。如美國“能源之星”的1.1版固態(tài)照明規(guī)范于2009年2月開始生效。這規(guī)范對聚光燈或戶外燈等不同產(chǎn)品的應(yīng)用能效要求各不相同,，并且包含功率因數(shù)要求,。就中國而言，負(fù)責(zé)能效標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院正牽頭準(zhǔn)備在來年研究中國的LED照明能效標(biāo)準(zhǔn),。

以寬范圍,、高能效及創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)方案促進(jìn)LED照明發(fā)展

      由于LED照明應(yīng)用前景廣闊，要促進(jìn)它的不斷發(fā)展，必須針對不同的LED照明應(yīng)用選擇適合的驅(qū)動(dòng)方案,。安森美半導(dǎo)體身為全球領(lǐng)先的高性能,、高能效硅方案供應(yīng)商，提供寬范圍,、高能效及創(chuàng)新和強(qiáng)固的LED照明方案,。不論是電池供電應(yīng)用，或是直接采用交流或直流線路供電的應(yīng)用,，安森美半導(dǎo)體均提供適合的高能效LED驅(qū)動(dòng)器方案,，如電感型及電荷泵型LED驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)穩(wěn)壓器,、高集成度照明管理集成電路(LMIC),、線性恒流驅(qū)動(dòng)器(CCR)、功率因數(shù)校正(PFC)集成電路,、高壓開關(guān)電源方案,，以及豐富的MOSFET、整流器和其它分立產(chǎn)品及電路保護(hù)系列,。

      如在電池供電的移動(dòng)設(shè)備背光應(yīng)用中,，可以采用不同的LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)，如線性電流驅(qū)動(dòng)器,、電感升壓型開關(guān)穩(wěn)壓器,、電荷泵型驅(qū)動(dòng)器等。這幾種驅(qū)動(dòng)技術(shù)各有其特點(diǎn)及要求,，所以能配合客戶的需要為他們提供最適合其產(chǎn)品應(yīng)用的LED驅(qū)動(dòng)技術(shù),。如線性電流驅(qū)動(dòng)器簡單易用，無開關(guān)噪聲,，而且外部元件數(shù)量極少,，但這種驅(qū)動(dòng)器的正向電壓必須低于電池電壓，且能效與輸入電壓及LED正向電壓有關(guān),。電感升壓型開關(guān)穩(wěn)壓器的LED串電流匹配度極佳,，且在電池線路電壓范圍內(nèi)具有極高能效，支持長串LED大功率/高壓工作,。電荷泵型驅(qū)動(dòng)器典型產(chǎn)品采用基于電容的開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),，并集成線性驅(qū)動(dòng)器用于緊密電流匹配，具有高開關(guān)頻率,，外部元件數(shù)量極少,。

      而在汽車應(yīng)用中，根據(jù)電流大小的不同,，同樣需要采用不同的LED驅(qū)動(dòng)器,。例如,，汽車中一個(gè)新的趨勢,是在電流常常僅數(shù)十毫安(mA)的組合尾燈應(yīng)用中以線性恒流穩(wěn)壓器來替代目前常用的是電阻型驅(qū)動(dòng)器。電阻型驅(qū)動(dòng)方案簡單且成本低,，但能效極低,，還面臨高壓時(shí)大電流應(yīng)力、LED編碼及熱失控等問題或挑戰(zhàn),。有鑒于此,，安森美半導(dǎo)體推出了創(chuàng)新的雙端及三端型線性恒流穩(wěn)壓器(CCR)，它們采用安森美半導(dǎo)體正待批專利的自偏置晶體管(SBT)技術(shù),，結(jié)合公司在工藝控制方面的專長,，提供低成本優(yōu)勢，支持寬電壓范圍,，提供比電阻型驅(qū)動(dòng)器更高的能效及較高的穩(wěn)流精度,，并更利于保護(hù)LED。

      其它應(yīng)用,，如建筑物照明中,，同樣可以采用安森美半導(dǎo)體的高能效LED驅(qū)動(dòng)方案，如CAT4103,、CAT4109三通道線性恒流驅(qū)動(dòng)器是高亮度RGB LED驅(qū)動(dòng)器,，應(yīng)用于新興的高亮度、高視覺沖擊力LED建筑物照明中的RGB LED像素控制,。而CAT4106是多通道升壓型LED驅(qū)動(dòng)器,，適合較大尺寸的通用LCD背光應(yīng)用，能夠驅(qū)動(dòng)多達(dá)40個(gè)白光LED,，提供總計(jì)達(dá)6 W的LED輸出功率,，并幫助設(shè)計(jì)人員提升背光能效至最高。此外,，采用LED背光的大尺寸液晶電視日趨多,，其中尤以側(cè)光式LED背光為主，通常需要采用6個(gè)單串的LED光條(每串LED視為一個(gè)LED道)?，F(xiàn)有6通道側(cè)光式LED電視中每個(gè)LED通道均含有專用驅(qū)動(dòng)器IC,、電感型DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器及及開關(guān),。而安森美半導(dǎo)體應(yīng)用于大尺寸側(cè)光式LED背光液晶電視的多通道線性LED驅(qū)動(dòng)器CAT4026是一種高性價(jià)比方案,，支持高數(shù)量的通道，能以單顆IC控制6個(gè)LED通道,，能效目標(biāo)范圍高于90%,，能效典型值量多達(dá)94%，且針對 LED開路和過多LED短路等故障條件提供保護(hù),。CAT4026的簡略應(yīng)用示意圖參見圖2,。

      圖2：基于安森美半導(dǎo)體CAT4026的大尺寸LED背光液晶電視多通道線性側(cè)光方案

      而在通用照明應(yīng)用方面,，不同功率應(yīng)用同樣需要不同的LED驅(qū)動(dòng)方案。如在低功率應(yīng)用中,，可以采用安森美半導(dǎo)體的NCL30000帶功率因數(shù)校正的離線式LED驅(qū)動(dòng)器,，兼容TRIAC調(diào)光。這種驅(qū)動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng)LED,，并帶緊密的恒流輸出穩(wěn)流,；功率因數(shù)高于0.9，符合IEC C類諧波含量標(biāo)準(zhǔn), 超出“能源之星”的規(guī)范,；處于5至15 W的低輸出功率電平時(shí),，能效高于80%，典型能效高于83%,，非常適合這類通用照明應(yīng)用,。而在大功率的街道照明應(yīng)用中，可以采用安森美半導(dǎo)體的NCP1607 PFC控制器加NCP1397諧振半橋控制器這樣的整體式方案,，能效達(dá)92%-93%,，并降低電磁干擾。

總結(jié)：

      隨著LED在光亮度,、能效及成本方面的全面改善,，LED照明正從小尺寸移動(dòng)設(shè)備背光、相機(jī)閃光,、大型顯示屏等專業(yè)細(xì)分應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)展開來,，邁進(jìn)汽車照明、較大LCD背光甚至通用照明市場,，前景備受看好,。瞄準(zhǔn)這些應(yīng)用的設(shè)計(jì)人員需要選擇高性能、高能效的LED照明驅(qū)動(dòng)方案,。安森美半導(dǎo)體身為全球領(lǐng)先的高性能,、高能效硅方案供應(yīng)商，提供豐富的高能效LED驅(qū)動(dòng)器/穩(wěn)壓器選擇,，滿足不同細(xì)分應(yīng)用,、電流要求及功率等級的需求，并提供經(jīng)過測試的高能效GreenPoint®參考設(shè)計(jì),，幫助設(shè)計(jì)人員縮短設(shè)計(jì)周期,，加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。