將智能功能加入發(fā)光二極體（LED）照明應(yīng)用須要將固定功能LED驅(qū)動器改換成微控制器（MCU）或可程式架構(gòu)（Programmable Architecture）。對于需要進階功能的應(yīng)用而言，使用MCU可達到許多智能功能，例如原生調(diào)光控制（NaTIve Dimming Control）、專業(yè)混色（Specialized Color Mixing）、適應(yīng)式照明控制（AdapTIve LighTIng Control）及遠端連結(jié)（Remote ConnecTIvity）。
對于照明應(yīng)用而言，電力電子（Power Electronics）產(chǎn)品專用的MCU甚至能有效控制燈具電源供應(yīng)，使其符合成本效益，并進行照明控制及通訊。如同許多現(xiàn)代電子產(chǎn)品的趨勢，改用數(shù)位控制開啟了更多彈性空間，且為照明產(chǎn)品帶來新水準的智能功能及差異性。
專用MCU滿足LED應(yīng)用市場
照明產(chǎn)業(yè)經(jīng)過快速演進，現(xiàn)今LED技術(shù)展現(xiàn)許多效益。然而，不同類型的LED照明應(yīng)用，因所支持的功能不同，亦有極大的差異。其中，住宅方面的應(yīng)用包括燈泡更換、重點照明（Accent Lighting）與小范圍室外照明，一般而言只須點亮一或兩個LED燈串，但此一市場具有成本壓力，因此進階控制尚不普遍。至于商業(yè)應(yīng)用方面，包括螢光燈安定器（Fluorescent Ballast）、燈泡更換及重點照明，亦只須點亮一至兩個LED燈串，同樣受限于成本考量，此一市場具有高度節(jié)能意識；而高階應(yīng)用則須要遠端連結(jié)與智能型控制器功能。
此外，娛樂應(yīng)用方面，則包括高階顯示器及情景照明（Mood Lighting）。完整強度控制與一致的色彩品質(zhì)相當重要，對于數(shù)位尋址照明介面（DALI）或DMX-512之類的業(yè)界標準通訊協(xié)定，遠端連結(jié)與支援也相當重要。室外及基礎(chǔ)建設(shè)則包括街道照明、工廠與辦公大樓照明等應(yīng)用，此一市場的設(shè)備一般有為數(shù)眾多的LED，并須支援許多燈串，其中，高亮度LED也相當常見，而這些應(yīng)用則相當須要遠端連結(jié)與高度智能控制器。
降低系統(tǒng)建置成本 MCU實現(xiàn)高彈性LED照明
最簡單的LED照明系統(tǒng)使用LED驅(qū)動器。這些固定功能裝置可直接控制LED，且成本相當?shù)?。一般而言，這些裝置可達到良好的能源效率，且不須要軟體程式設(shè)定。在最壞的情況下，開發(fā)人員須進行多次計算，選擇所需的驅(qū)動器，或決定電路板元件的配置值。
雖然LED驅(qū)動器可直接使用，不過對于較進階的系統(tǒng)而言則顯得彈性不足。若要支援不同類型的LED（如高瓦數(shù)或不同色彩），或不同的LED燈串配置，則可能須使用不同的解決方案。事實上，系統(tǒng)的任何改變（如燈串的LED數(shù)和燈串數(shù)）都可能使驅(qū)動器也須隨之變更。因此，原始設(shè)備制造商（OEM）供應(yīng)的大多數(shù)照明產(chǎn)品都可能需要獨特的類比驅(qū)動器。對于大型系列產(chǎn)品而言，這會增加OEM或供應(yīng)商的庫存品項數(shù)，而可能造成經(jīng)濟規(guī)模降低或設(shè)備成本提高。
另一方面，智能型控制器能讓開發(fā)人員建立更具彈性的照明系統(tǒng)。在MCU系統(tǒng)中，可設(shè)定程式碼支援各種LED、獨特的功率級需求、不同的燈串長度以及不同數(shù)量的燈串，而不須大幅變更硬件。系統(tǒng)也可另做設(shè)計，以自動偵測須要驅(qū)動哪些LED。MCU系統(tǒng)的可編程特性也可達到進階調(diào)光及定序功能，提供更進階的照明場景控制和自動化照明亮度。
彈性的數(shù)位化控制可使OEM能設(shè)計可控制多種產(chǎn)品的單一控制器。由于控制器IP可重復(fù)使用，因此也可大幅減少設(shè)計投資；彈性的控制器亦可減少庫存的裝置數(shù)目，同時透過更大的規(guī)模經(jīng)濟降低整體系統(tǒng)成本。
實現(xiàn)智能型LED照明 數(shù)位控制整合功不可沒
智能型LED照明系統(tǒng)的基本架構(gòu)包含叁個主要階段，即電源轉(zhuǎn)換（Power Conversion）、LED控制及通訊（圖1）。電源轉(zhuǎn)換階段會將正確的電壓及電流傳送到LED。首先進行交流對直流（AC-DC）整流，再進行功率因數(shù)修正（PFC）階段，最后進行一次或多次平行直流對直流（DC-DC）轉(zhuǎn)換階段。若要提供有效的電源轉(zhuǎn)換，則須要精準、靈活地控制這些轉(zhuǎn)換階段。
圖1 智能型LED照明系統(tǒng)包含電源轉(zhuǎn)換、LED 控制及通訊叁個主要階段
各個主要階段皆需智能型控制器維持效率及功能。使用固定功能的類比做法時，可能需要個別的PFC、DC-DC、LED及通訊控制器。然而，使用專用的電源電子產(chǎn)品MCU時，可透過高度整合降低燈具電源供應(yīng)的元件成本。在效能、電源優(yōu)化的周邊及通訊連接埠充足的情況下，單一MCU可控制照明系統(tǒng)功率級、LED照明控制及通訊等叁大主要部分的潛力。透過MCU的數(shù)位整合功能，照明系統(tǒng)能減少許多不必要的元件，同時運用中央可程式平臺協(xié)調(diào)控制智能型照明系統(tǒng)的叁個主要階段。
數(shù)位電源控制也能夠提升動態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。雖然LED的效率高于傳統(tǒng)的照明設(shè)備，運作及能源成本相對降低，但并非所有LED系統(tǒng)都完全相同。以任何方式進行調(diào)光、變換色彩輸出或調(diào)整亮度輸出時，數(shù)位電源控制能使LED照明系統(tǒng)的功率級達到更高的效率。同樣在固定照明的情況下，MCU也能夠透過更進階的功率級設(shè)計提升運作效能。這樣的效率提升對于終端使用者相當具吸引力，對于在其他方面皆相同的兩個LED系統(tǒng)而言，是值得突顯的差異之處。
舉例來說，假設(shè)某座城市計劃更換兩千盞路燈，在比較兩種型號時，效率達到10%的差異（圖2）。值得注意的是，高效率系統(tǒng)的系統(tǒng)輸入電源為178瓦（W），而低效率系統(tǒng)需要200瓦才能達到相同的160瓦照明輸出。相當于年度能源成本節(jié)省10%，光就電源供應(yīng)的能源效率計算，等于節(jié)省33，726美元，這筆節(jié)省的成本遠高于LED系統(tǒng)所節(jié)省的成本。
圖2 電源的數(shù)位控制能夠達到高于類比系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，且節(jié)省的成本高于LED技術(shù)。在這個例子中，10%的效率差異，相當于年度能源成本節(jié)省10%，單就電源供應(yīng)的能源效率計算，等于節(jié)省33，726美元。這樣的效率對于終端使用者相當具吸引力，對于在其他部分皆相同的兩個LED系統(tǒng)而言，是關(guān)鍵的差異。
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