極具市場(chǎng)潛力的全球辦公室LED照明燈具調(diào)光解決方案

過(guò)去幾年來(lái)，高亮度LED(HB-LED)在每封裝流明輸出和光效(單位為lm/w)方面的性能快速提升，同時(shí)隨著LED發(fā)光體成本的下降，LED照明市場(chǎng)獲得了快速持續(xù)的發(fā)展，正逐步發(fā)展成為眾多高性能應(yīng)用中傳統(tǒng)白熾燈、鹵素?zé)艉蜔晒鉄舻那袑?shí)可行的替代光源。應(yīng)用范圍的持續(xù)擴(kuò)大也導(dǎo)致了對(duì)產(chǎn)品要求的不斷提高，在LED終端產(chǎn)品中關(guān)于LED亮度的調(diào)節(jié)功能成為了LED照明設(shè)計(jì)師棘手問(wèn)題。

目前傳統(tǒng)燈具主要存在的調(diào)光器：包括可控硅調(diào)光器(前切式)，電子式調(diào)光器(后切式)，與遙控調(diào)光器(紅外線或RF式)，以及一些商用照明調(diào)光系統(tǒng)。

使用電子式調(diào)光器必須施工更改燈具接線(一般墻壁開(kāi)關(guān)只有接往一條交流電線，無(wú)法提供電源給電子線路)，裝置成本較高。遙控調(diào)光器可以添加許多先進(jìn)功能，比如調(diào)色調(diào)光等。但有遙控器昂貴，容易遺失，公共場(chǎng)合不便使用。更為糟糕的是，電子式調(diào)光器和遙控器，都需要燈具需要搭配相同廠牌的調(diào)光器，所以沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)格。也就是因?yàn)楦鲝S牌互相無(wú)法兼容，所以現(xiàn)有市場(chǎng)很小，未來(lái)也不太可能普及。

可控硅調(diào)光因?yàn)椴挥酶淖兘泳€，裝置成本較低，各廠牌硅控調(diào)光器的性能和規(guī)格差別不大，歐美家庭普遍安裝了硅控調(diào)光器。因此，在LED取代白熾燈的過(guò)程中，必須解決與可控硅調(diào)光器的搭配調(diào)光問(wèn)題。目前通過(guò)可控硅調(diào)光器實(shí)現(xiàn)LED調(diào)光功能也成為了目前市場(chǎng)的一個(gè)熱點(diǎn)。

但與此同時(shí)，可控硅調(diào)光器也有三大不足之處：第一，功率因數(shù)會(huì)變差，導(dǎo)通角愈短，功因就愈差。調(diào)到1/4亮?xí)r，功率因素將低于0.25。第二，效率會(huì)變差，因?yàn)樵谡{(diào)暗時(shí)，負(fù)載不足，會(huì)造成硅控管提早關(guān)閉，造成LED 燈無(wú)法穩(wěn)定工作，出現(xiàn)閃爍不定的問(wèn)題。欲解決閃爍問(wèn)題，通常要加裝泄流電阻，通過(guò)在泄流電阻上消耗功率以維持硅控管的正常操作。這樣，就出現(xiàn)了能源的浪費(fèi)，也就違背了原先調(diào)光節(jié)能的本意。在輕載時(shí)，使用可控硅調(diào)光器系統(tǒng)效率只有約10%。第三，還存在著匹配問(wèn)題，要開(kāi)發(fā)一種與市面上數(shù)十種品牌的可控硅調(diào)光器，要保證相容的可調(diào)光LED燈具，是相當(dāng)困難的。

綜上所述，針對(duì)目前的市場(chǎng)狀況，在現(xiàn)階段，為了取代傳統(tǒng)燈具，LED的調(diào)光技術(shù)發(fā)展將以高效、高兼容性的可控硅調(diào)光解決方案為主。但在LED成為主流照明光源后，將開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)針對(duì)LED光源特性的更為高效便捷的調(diào)光技術(shù)。

兼容可控硅調(diào)光器的調(diào)光技術(shù)

如前所述，使用可控硅調(diào)光器來(lái)實(shí)現(xiàn)LED調(diào)光成為了目前市場(chǎng)的熱點(diǎn)，眾多國(guó)內(nèi)外大廠商均推出了兼容可控硅調(diào)光的驅(qū)動(dòng)IC。使用Buck或者flyback架構(gòu)。有的IC 通過(guò)APFC技術(shù)滿足高功率因素的要求。有的IC使用初級(jí)控制技術(shù)(PSR)來(lái)取消光偶和TLV431，以便于減少成本。有的IC通過(guò)APFC+PSR兩級(jí)架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)無(wú)閃爍的調(diào)光。但是，如何設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)高功率因素、高效率、廣泛的可控硅調(diào)光器兼容性、同時(shí)滿足極小的空間限制，是必須需要解決的若干問(wèn)題。目前還沒(méi)有一個(gè)能夠在體積、高效率、兼容性、成本等各方面均完滿解決的方案。

Orion基于O2Micro驅(qū)動(dòng)器的三段調(diào)光LED燈泡
正是基于此，O2Micro開(kāi)發(fā)了獨(dú)特的LED控制IC，來(lái)解決上述問(wèn)題。該IC使用SOP-8的封裝形式，使用PSR，取消了光偶和TLV431。同時(shí)在單級(jí)的架構(gòu)中集成了APFC功能，在滿載情況下滿足PF大于0.9的情況下，盡可能的減小了體積，滿足球泡、PAR燈對(duì)空間有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場(chǎng)合。同時(shí)內(nèi)部采用獨(dú)特的調(diào)光控制算法，不僅能保證全導(dǎo)通角下LED電流精度同時(shí)還能滿足眾多不同種類的調(diào)光器，同時(shí)克服了LED在小導(dǎo)通角時(shí)的閃爍問(wèn)題。該IC還集成了LED燈的開(kāi)路、短路保護(hù)功能，并采用獨(dú)特的控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)更低的短路功耗。

分段式模擬調(diào)光技術(shù)

通過(guò)上文的分析，TRIAC調(diào)光器存在三大問(wèn)題：第一，功耗大，特別是在輕載時(shí)，只有約10%的效率；第二，支持TRIAC調(diào)光的LED照明驅(qū)動(dòng)方案很難做到兼容市面上所有的TRIAC調(diào)光器。第三，還有一點(diǎn)值得注意的是，最大的LED照明燈具應(yīng)用市場(chǎng)(即全球辦公室照明市場(chǎng))目前普遍采用熒光燈，其基礎(chǔ)設(shè)施中沒(méi)有TRIAC調(diào)光器，這就需要在沒(méi)有TRIAC調(diào)光器的場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。

我們可以推測(cè)，最可行的調(diào)光方式，就是不制定新標(biāo)準(zhǔn)，不改變現(xiàn)況，不需要改變接線，不增加任何調(diào)光器，就能達(dá)到調(diào)光功能的一種方案。在這樣的條件之下，在最基本的墻開(kāi)關(guān)（wall switch）上實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能，成為了最為現(xiàn)實(shí)的考慮。

在這種前提下，O2Micro發(fā)明了使用墻開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)三段LED燈泡/燈管調(diào)光技術(shù)，采用了正在專利申請(qǐng)之中的模擬調(diào)光技術(shù)，它無(wú)需TRIAC調(diào)光器，只需利用墻上的電源開(kāi)關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)三段調(diào)光(100%，50%，20%)，無(wú)需RF遙控電路，因此不僅調(diào)光成本可做得更低，而且還可以去掉遙控器。

在這種前提下，O2Micro發(fā)明了使用墻開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)三段LED燈泡/燈管調(diào)光技術(shù)，采用了正在專利申請(qǐng)之中的模擬調(diào)光技術(shù)，它無(wú)需TRIAC調(diào)光器，只需利用墻上的電源開(kāi)關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)三段調(diào)光，無(wú)需RF遙控電路，無(wú)需多余調(diào)光設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能的基礎(chǔ)上最大可能的節(jié)省了客戶成本。

O2Micro現(xiàn)推出了OZ8022A、OZ8022M和OZ9992三款產(chǎn)品。OZ8022A、OZ9992支持100%、60%和20%三段仿真調(diào)光功能。OZ8022M的調(diào)光等級(jí)則為100%、40%和2.5%，OZ8022M第三檔2.5%的亮度模擬了家庭小夜燈的功能，使得使用OZ8022M內(nèi)置驅(qū)動(dòng)的光源不但能作為主照明燈具，同時(shí)也能作為小夜燈使用。

OZ8022A、O8022M是高度集成的解決方案，SOT-23-6的封裝下，實(shí)現(xiàn)85-265V全電壓范圍的恒流技術(shù)，總零件數(shù)僅19顆。OZ9992 在SOP-8的封裝下提供了分段式調(diào)光和高功率因素的功能，能夠在100%、60%的亮度時(shí)PF大于0.9，20%的亮度時(shí)，PF大于0.8。三顆芯片均采用了準(zhǔn)諧振技術(shù)提高驅(qū)動(dòng)器效率，在滿負(fù)載情況下，能夠達(dá)到90%的效率。

無(wú)級(jí)模擬調(diào)光技術(shù)

不管是家庭用戶還是辦公室用戶，三段調(diào)光LED燈泡或燈管都可有效地幫助用戶節(jié)省能源開(kāi)支。不過(guò)，在實(shí)際使用過(guò)程中，由于不同輸出功率LED燈泡或燈管在60%和20%處發(fā)出的亮度是不同的，因此不少用戶希望對(duì)三段調(diào)光的亮度比例作出調(diào)整，為了滿足所有這些客戶的不同要求，O2Micro這幾年潛心開(kāi)發(fā)無(wú)級(jí)調(diào)光技術(shù)，它同樣無(wú)需采用TRIAC調(diào)光器，同樣使用墻開(kāi)關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)任意亮度的調(diào)節(jié)。

通過(guò)墻開(kāi)關(guān)的開(kāi)通的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)由用戶自主選擇燈光亮度，達(dá)到連續(xù)的無(wú)段數(shù)的調(diào)光功能。無(wú)極模擬調(diào)光技術(shù)使得兼容性問(wèn)題, PFC 問(wèn)題, 效率均不再成為制約LED性能的問(wèn)題，同時(shí)極大的節(jié)省了成本和裝置費(fèi)用。這一無(wú)級(jí)模擬調(diào)光技術(shù)O2Micro現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功，甚至已經(jīng)做出樣品。一旦時(shí)機(jī)成熟，即推向市場(chǎng)。[!--empirenews.page--]

綜上所述，面對(duì)目前的LED照明市場(chǎng)，O2Micro重點(diǎn)推廣兼容可控硅調(diào)光器的調(diào)光技術(shù)，使得LED光源能與現(xiàn)有市場(chǎng)接軌，快速的代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源。在沒(méi)有安裝可控硅調(diào)光器的場(chǎng)合，提供三段式調(diào)光的技術(shù)，使得客戶能夠在不改變線路的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)調(diào)光的功能。同時(shí)，從長(zhǎng)期來(lái)看，當(dāng)LED成為主流照明光源時(shí)，無(wú)級(jí)調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器將成為市場(chǎng)的主流，O2Micro將適時(shí)推出基于墻開(kāi)關(guān)無(wú)級(jí)調(diào)光技術(shù)的芯片產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)需求。