安森美半導體配合LED一般照明及LED 「智慧照明」市場發展

時至今日，電力需求在不斷上升，各國不斷制定法規限制或禁止使用傳統低能效的白熾燈泡，核電政策卻出現了不斷變化；雖然螢光燈及緊湊型螢光燈(CFL)可以節約一定能源，但所使用的汞引發了越來越多的顧慮，估計美國的垃圾掩埋場每年處理6億個螢光燈，相當於15,000千克的汞廢料；而一茶匙量的汞就可以污染81,000平方公尺的湖水。因此，業界越來越將目光轉向更環保的高能效LED照明。

LED照明的進展及政策動向
目前，LED的特性得到了大幅改善，LED筒燈和改裝燈泡已經擁有比現有技術(白熾燈、鹵素燈和緊湊型螢光燈)更高的光效；預計未來幾年LED成本將持續下降，可降低LED燈泡及燈具的成本；與2010年的研究相比，LED價格已經加速下降(每年下降13%至24%)。

在政策方面，世界上多個國家頒布政策鼓勵LED照明產業發展。例如，中國國家發改委近期發佈了《半導體照明節能產業規劃》，規劃到2015年LED功能性照明產品市場佔有率達20%以上，LED照明節能產業產值年增長30%左右，2015年產值達4,500億人民幣(720億美元)；而且，到2015年60 W以上普通照明用白熾燈泡將全部淘汰。

安森美半導體聚焦「一般照明」
安森美半導體涉足LED照明的眾多細分市場，如汽車、行動裝置、LCD背光和標識，為這些細分市場提供多種不同的LED照明方案。

例如，在汽車LED應用中，安森美半導體提供汽車級照明方案，用於汽車中的不同照明子系統，包括前照燈、日間行車燈(DRL)及信號燈；反光鏡；霧燈；內部照明(車頂燈、地圖燈、閱讀燈、環境燈)；儀錶板背光；尾燈(中央高位停車燈(CMHSL)、尾燈、停車燈、倒車燈、組合尾燈)。

除了這些應用，一般照明將是安森美半導體在LED照明市場的發展重點。就LED一般照明而言，預計2014年LED燈泡下降到10美元以下的轉捩點，到2015年，LED燈泡出貨量將達到39億隻。預計中國將成為增長速度最快的LED一般照明市場，高能效LED驅動器及智慧照明是其中一些重點領域；預計商業/工業細分市場將帶引智慧照明方案的採用。安森美半導體充分利用寬廣陣容的類比電源IC、分立元件及先進微封裝，提供與眾不同的方案，其中包括從2012年的獨立驅動器到目前的完整LED一般照明方案的轉變。

一般照明LED驅動器的挑戰
一般照明功率範圍寬，LED一般照明包括：住宅(3 W – 15 W)，如800 lm的60 W A-19燈泡；商業及建築物裝飾照明(15 W – 75 W)，如2,800 lm的4英尺長T8燈管；戶外及基礎設施(75 W – 250 W)，如13,000 lm的150 W金屬鹵素燈。

這些LED驅動器面臨許多挑戰：能效至關重要，因為固定燈泡形狀可導致散熱受限；燈泡內的空間有限，需要更大散熱片面積的較大功率燈泡尤為如此；LED正在迅速變化，有了眾多的選擇；必須減少驅動器電子電路的構成材料來增加剩餘空間；驅動器需要最佳化，以配合不同照明及功率要求。

LED驅動器面臨多種挑戰

LED驅動器的挑戰還有LED配置(LED數量/驅動電流)影響拓撲結構的選擇；燈泡類型影響散熱片設計，並極大地影響系統選擇，如能效目標、可用空間；影響選擇隔離或是非隔離拓撲結構的因素包括：LED選擇、安規、機械設計專業知識及技術；LED製造商快速創新，推出新的LED配置及設計(高壓LED/多LED封裝)。


LED「智慧照明」透視
此外，LED的特性決定了可以實現「智慧照明」的優勢，因為LED易於控制及調光；電子電路可增加多種新功能，如內置佔用情況(occupancy)感測器、根據環境光來調整亮度來省電、無線介面無須改變開關或線纜；省電技術以及便利及安全。但是，「智慧」照明要求AC-DC LED驅動器IC的設計必須能夠輕易配合類比及數位(即PWM)調光；採用低能耗無線介面，如IrDA紅外、ZigBee及低能耗藍牙(Bluetooth LE)；無線控制標準就位，如ZigBee Light Link™；易於使用元件來測量環境光，並檢測人類活動(如使用無源紅外感測器)。

「智慧照明」的優勢

安森美半導體最新推出的的NCL30082 LED驅動器配備智慧調光介面，能以單個控制接腳進行類比調光、數位調光或同時類比與數位調光，也能夠關閉驅動器，易於連接類比感測器或MCU通用輸入/輸出埠(GPIO)，寬調光範圍為0-100%。

智慧調光

用於調光控制的感測器是佔用情況感測器，能確定照明區域是否有人，用於房間入口或出口的省電、安全照明控制。大多數典型感測器使用無源紅外檢測器，其它感測器選擇包括超音波及運動感測器。矽光感測器能用於多種應用，測量環境光來採集日光。光感測器也可用於通過感測燈具光輸出來控制LED照明。其原理是採用被動紅外線(IR)系統來檢測是否存在受體。

被動紅外線(IR)系統

利用環境光感測器(ALS)可對光敏感的矽光電二極體區域進行訊號處理及控制，類比或串列通信介面(I2C或SPI)及中斷MCU連接。

環境光感測器的作用

環境光感測器技術採用帶有光窗的專門表面貼裝封裝，可以訂製光濾波器來最佳化針對特定波長或色溫的光回應。其設計提供了類似人眼的光回應，可針對螢光燈回應進行最佳化，濾除50/60 Hz紋波。

在「智慧照明」中，環境光感測器可配合戶外(黃昏/黎明)及室內(日光採集)來調光，因而節省能源；閉環控制LED光源可調節不同溫度及時間條件下的特定光輸出；帶LED輸出光回饋的恆定光輸出調節能節省及延長驅動器的使用壽命。
在安森美半導體和其它廠商的努力下，智慧燈泡及LED模組即將出現。傳統「插座」限制了LED的優勢，新方案能解決熱管理、光學及模組化/替代問題；驅動器可以整合或者外置，使專有方案轉向標準化(Zhaga)。

結論
LED照明正在快速發展，智慧照明、環境感光設計以及智慧模組化已經成為LED光源發展的趨勢之一，至關重要的是根據LED選擇及設計來選擇能為同類燈泡替代應用使用的多種驅動器拓撲結構。另外，燈泡設計及系統成本受機械、光學設計及驅動器拓撲結構折衷取捨的影響。即將出現的智慧LED燈泡及LED照明引擎，以及安森美半導體提供的陣容廣博、相輔相成的方案有助於實現下一代LED照明設計。