LED向“绿色”转变需要高性能LED驱动器

作者：凌力尔特公司产品市场工程师 Jeff Gruetter

背景

在很多家庭、机构、政府和工业应用中，高亮度 (HB) 白光 LED(发光二极管) 正在迅速取代白炽灯。在过去的一年中，白光 LED 照明系统在总的照明应用中占到 50% 以上，最终超过了彩色 LED 应用，彩色 LED 应用主要受彩色照明的美感需求驱动。白光 LED 照明增长的新驱动力相当简单：较低的能耗导致低得多的电费。在很多情况下，LED 更高的效率可将功耗降低多达 88%。它们还极大地降低了为照明而发电和传输电能所导致的二氧化碳排放量。根据Strategies Unlimited公司的研究，到 2012 年，总的高亮度白光 LED 照明市场预计将超过 50 亿美元，对应于 2009 年至 2012 年的 28% 年复合增长率(CAGR) 。这仅仅是个开始，因为在 LED 发光效率的提高继续加速了商业/住宅照明市场从白炽灯、荧光灯和高压钠灯向高亮度白光 LED 转变的同时，LED 从商业化角度来看甚至会变得更具有成本效益。

根据一些计算，从传统白炽灯和荧光灯转向 LED 照明可使当前全球总能耗节省高达 10% 。随着人们加速努力降低发电产生的二氧化碳的总排放量，全球照明能源需求降低 10% 的潜力对这种转变起到了极大的推动作用。

什么因素支持如此巨大的增长潜力？首先，目前这一代 LED 的发光效率比白炽灯高 10 倍，是荧光灯和高压钠灯 HPS) 的两倍多，从而极大地降低了提供所需光输出 (以流明量度) 所必需的电力。随着 LED 的进一步开发，它们靠电力发光的效率会继续提高，而且预计在未来几年内将翻一番。

其次，在一个非常关注环保的世界上，LED 照明不需要处理、接触和清除荧光灯中常见的有毒水银蒸气。今天用于大多数住宅照明系统的冷阴极荧光灯 (CCFL) 含有多达 5mg 的水银，而更大的灯含有的水银会多得多！

第三，白炽灯每用 1,000 小时就需要更换，而荧光灯可持续使用长达 1 万小时，相比之下，LED 的寿命超过 10 万小时。在大多数应用中，这允许 LED 永久地嵌入到最终应用之中，而无需附属装置。

实例包括室内和室外商业及住宅照明，如路灯、室内和室外工业照明以及诸如发电厂和提炼厂等有害环境中的照明。有些应用 (如提炼厂) 24 小时不间断运行的，LED 将持续使用长达 11 年，这意味着它们将从不需要更换。另外，LED 比其它类型的照明灯小和扁几个数位级，能以非常扁平的外形尺寸制造，因此它们可以永久地置入内部和外部应用中。

LED 的小尺寸还使置入 LED 外壳中的反射器能够制作得更精细，从而更高效率地聚焦光。白光 LED 提供纯的"全光谱"白色光，在色谱中没有缝隙，从而就需要可靠视敏度的任务而言，可以非常容易地看清楚。例如，查看色标导线、读取彩色标志或区分水蒸气和火焰造成的烟雾。相反，在橙黄色的高压钠灯照明环境中完成同样的任务可能很困难，因为在这种照明环境中无法准确区分颜色。

与人眼能察觉到的变化相比，LED 还能以快得多的速度调光以及接通/断开，这极大地降低了功耗。LED 照明可以调光或断开，直到需要时，再即时接通至最大光强，而荧光灯或高压钠灯需要长达 30 秒或更长的时间才能达到最大光强。

然而，照明系统设计师面临的最大挑战之一是，如何优化最新一代 LED 的所有好处。因为 LED 通常需要一个准确和高效率的 DC 电流源和一种调光方法，所以 LED 驱动器 IC 在多种应用中必须设计到满足这些需求。电源解决方案必须是高效率、坚固、非常紧凑和具成本效益。可以证明，就驱动照明从白炽灯、荧光灯和高压钠灯照明阵列向 LED 转变而言，增长最快的应用将出现在通用内部/外部照明应用中，因为在这类应用中，功耗节省的回报是最大的。

室内/室外 LED 照明

诸如尺寸小、使用寿命长、功耗低、易于调光和快速接通时间等好处已经加速了高亮度 LED 在工业和住宅照明等很多已有照明应用中被采用。LED 的长寿命和小尺寸使得在各种应用中引入新配置成为可能，这些应用包括在冰箱正面提供照明的白光 LED 阵列、以至照亮整个大学校园的更复杂系统等。以下图 1 显示的是美国纽约 Verrazano Narrows大桥，这个大桥完全由高亮度 LED 照明。LED 的高效率极大地降低了所需的电力，而它们的长寿命和耐用性在相对苛性的海洋环境中尤其重要。

图 1：LED照明的大桥

大功率工业照明

无论是在工厂、提炼厂、零售商店还是在医院中，工业照明在颜色、接通时间、调光能力、坚固性、易于设计以及当然还有效率方面都需要一些具体的标准。不过，既然采用 LED 的新照明设计一般都比白炽灯设计昂贵，那么从长远来看，就必须靠更高效率的发光来