LED照明控制系统的成本和节能耗解决方案.doc
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1、LED照明控制系统的成本和节能耗解决方案根据美国能源部所述,到 2030 年 LED 将占所有照明产品销售的 75%。 不言自明,为什么 LED 比白炽灯和紧凑型荧光灯(CFL)有很大优势,主要一点就是功耗降低了 80 以上。由于它们通过热辐射损失的能量较少,因此寿命也得到了改善。 尺寸是另一个因素。 LED 比传统照明解决方案小得多,允许它们用于更多的应用领域,例如汽车。 高输出功率 LED 照明也正在进入工业应用。开发照明应用需要电源管理方面的专业知识。 许多 LED 照明应用也将比它们的前代产品更加智能,人们能够使用有线或无线协议作为更大的照明网络的一部分来对它进行远程控制。 加入这一个
2、级别的“智能”将需要嵌入式软件开发和微控制器。 现在有新的解决方案可以将所有这些要素组合在一起。与近年一直被取代的传统白炽灯泡和更高能效的紧凑型荧光灯都不同,LED 需要稳定的直流电源才实现最佳的工作状态。 这不可避免地要使用到从主电网获取电能的整流 AC 电源。 虽然这可能使得它们比现有的解决方案变得稍复杂一些,但是在能源效率和使用寿命方面获得的好处,通常会远超过任何初始安装费用。正是因为有这些好处,转向 LED 照明已成为一个普遍趋势,也许最明显的变化就发生在工业领域。 然而,LED 的适用性绝不限于商业领域,其应用的多样性也在不断增加。 汽车行业可能是最新的例子,但在建筑照明领域的应用越
3、来越普及,并且针对一般消费者和住家的解决方案也层出不穷。市场上出现了各类 LED 照明灯具的大量变型产品,并提供了各种各样的控制方法。 但是,基本上来说,LED 在电源和驱动器电路方面具有特定要求,半导体行业为响应于这一增长的需求,现在正在处理这两个方面的需求。目前主要有两种方法来产生和提供驱动 LED 所需的直流电流。 第一种方法采用恒流、恒压方法,将交流电源转换为直流电并直接施加到 LED 上。 第二种是使用分布式方法,使用从 AC 输入转换出的初级稳压 DC 电源,为多个后续 DC-DC 转换器供电,以向 LED 提供稳压电源。这一拓扑技术的其它重要方面包括:AC 和 DC 元件之间的电
4、流隔离,确保高转换效率,增加功率因数校正以符合法规,以及电路保护(过/欠压,短路)。可调光 LEDLED 照明的另一个重要方面就是,能够调整输出,以满足各种要求。 通过改变施加的功率就可实现 LED 光线调节,这可以通过连续(模拟)方式或不连续(数字)方式减小驱动电流来实现。 对于 LED 在电源电流范围内将呈现的非线性输出来说,就要实现模拟方法,而如果要提供最佳的恒定电流,则需要使用通常采用脉冲宽度调制(PWM)的数字方式。ON Semiconductor 提供的 NCL30186 就是一个能够同时采用这两种调光方式的 LED 驱动器实例,同时还能以高转换效率提供 PFC。 这是一个针对离线
5、 LED 照明解决方案优化的 PFC 升压控制器和准谐振控制器的组合。 图 1 所示为使用 NCL30186 的典型应用示例的原理图。图 1:使用 ON Semiconductor 的 NCL30186 的典型离线 LED 照明解决方案。基于微控制器的通用器件也针对这种应用领域,例如 Microchip Technology 的 PIC12HV752。 这种低成本的 8 引脚器件集成了许多外设,因此成为电源转换应用和 LED 驱动电路的理想选择。 具体外设包括互补输出发生器(COG)和硬件限制定时器(HLT)。 当使用 PIC12HV752 构建 TRIAC 可调光 LED 驱动器时,这两种外
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