用于LED照明的新一代MCU

　　照明技术的发展及趋势

　　照明发展历程

　　首先，回顾照明技术的发展历史，第一代以白炽灯为代表，优点是价格便宜，低温启动特性好，但是寿命短、发光效率低。第二代以荧光灯为代表，寿命较长、发光效率较高、成本较低，缺点是含重金属汞、镇流器/启辉器功耗大。第三代的代表是高压气体光源，优点是穿透性强，反射率高，但是，含重金属汞、显色性低，并且需要安装整流器。LED属于第四代照明设备，是工作电压低、安全节能、维护费用低、寿命长，目前的主要问题是价格较高，发热量大，需要指出的是，目前对灯具中金属汞的回收无厂商对应，但LED却不含汞。

　　照明市场趋势

　　照明在家用/商用电力消费中占有很大比重，大约17%，大量的消耗造成资源浪费、二氧化碳排放以及全球变暖等问题。因此，在全球范围内，对绿色、节能的照明系统的需求在逐渐加大，随着照明源的发展和改进，照明功耗逐步降低，LED的功耗仅为白炽灯的1/8。同时，照明系统采用各类通信、传感器的智能照明控制系统，提高了应用效率。

　　日本在1998年就开展了 "21世纪照明"计划，旨在通过LED技术使照明的能量效率提高为传统荧光灯的两倍。韩国、欧盟、美国也相继提出了自己的照明规划。我国有多项半导体照明相关的国家标准、行业标准即将出台，财政部正在酝酿半导体照明的相关扶持政策。政府采购半导体照明示范工程项目的步伐正在加快。

　　图1 未来照明革新

　　现代LED照明对MCU的需求

　　通用LED照明市场分类大致可分为以下几种：室内照明、商用照明、车用照明、户外照明、交通信号、娱乐照明、路灯和电子显示牌，液晶背光等。

　　随着照明需求的发展和节能减排的深入，未来照明革新可以从分时段控制、环境亮度传感器、动作传感器、热量管理等角度进行技术革新。

　　未来照明革新市场潜力巨大，如图1所示。分时段控制是指在不同时间段有不同的亮度。环境亮度传感器可以灵活应对灯具所处环境的亮度，比如天阴的时候天黑的比平常早，那么路灯就会提前打开。动作传感检测器是指夜晚的时候如果灯具周围无人活动时，会调低亮度，当检测到有人活动时，就会调高亮度。另外，现代照明需要有多重通信方式，除了无线方式以外，DALI或DMX512等先进的照明专用通信协议使得灯具的管理更加便捷，电力线载波通信（PLC）也是近年来备受关注的方向。

　　智能照明的发展方向

　　智能照明的发展方向呈现几个发展方向：MCU的集成度提高，所需外设减少，更加环保性;LED满足家庭情景调光的色彩心情，更加人性化;各种通信协议，方便调光系统扩展，扩展性增强;无线连接方式使照明通信融入智能家庭，实现集成化。智能家庭的普及，可以促进绿色低碳生活、保护环境。智能混色调光，需要支持无线通信的场景照明。而APPLILET HCD工具，可以方便实现混色调光的开发调试，非常实用。

　　图2 通过比较器进行反馈控制

　　图3 通过A/D转换器进行反馈控制

　　图4 LED恒流控制操作流程图（LED=3通道）

　　现代LED照明的要求

　　LED照明的要求包括家用照明和非家用两种。

　　家用照明：

　　（1）更长的工作寿命

　　（2）成本低、体积小

　　（3）低功耗、，高效能

　　（4）兼容现有系统

　　非家用照明：

　　（1）低功耗、高效能

　　（2）多通道 （6条通道或更多）

　　（3）PFC控制

　　（4）PLC通信/无线通信

　　对MCU的需求则表现在如下几个方面：

　　•精准控制电流，延长灯具寿命

　　•多种保护功能，保证灯具安全

　　•高集成度，节省空间和成本

　　•灵活且精确的调光，同等亮度更少能耗。

　　•同时为多通道提供独立的定时器门限输出功能

　　•通信方式多样化，支持 IR/无线/DALI/ DMX512/ PLC/

　　•较高工作温度 （85℃~105℃）

　　•更实用的评估方案

　　照明市场的需求

　　综合高调光精度、低成本、节能和必须带有应急保护功能，总结为单芯片MCU实现低成本和高性能的绿色节能照明系统。

　　MCU在LED照明中的应用

　　针对整个照明市场的MCU需求，瑞萨电子推出了对应的MCU。

　　78K0/Ix2

针对照明市场的这些需求，瑞萨电子的78K0/Ix2 MCU产品，很好地解决了这些问题。78K0/Ix2相应的特性有很多。78K0/Ix2的PWM输出周期25ns，具有16位变频定时器和内部 40MHz操作时钟特性，满足高精度调光需求。78K0/Ix2无需外围IC，可由PFC控制IC、变频控制IC和LED驱动IC（LED照明），有效降低成本。对应紧急状态时的定时器高阻输出，方法是和比较器/外部中断联动。对应可在实现 "任何亮度"，实现降低能源消耗，方法是使用传感器/通信，