如何更有效地节能一直是LED照明相当重要的技术课题。除了LED驱动IC外,LED照明还要搭配整体系统电源方案,才能提升节能效能,用更少的电源来执行更高亮度的照明功能。
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安森美(OnSemi)LED通用照明及电源营销和系统工程总监Laurent Jenck |
安森美(OnSemi)LED通用照明及电源营销和系统工程总监Laurent Jenck便指出,根据美国Building Energy End-Use Breakdown对于美国建筑物耗能状况的统计数字显示,建筑物总耗能中约有30%源自于照明,空调占17%,冷气占11%,而暖气则占10%。在能源价格持续走高的情况下,各国政府陆续禁止使用一般白炽灯,并减少对于环境产生污染影响的CFL和LFL荧光灯。推广LED照明并鼓励LED应用,也成为各国政府主要的能源政策之一,例如美国便挹注40亿美元积极推动LED照明应用。而每瓦电能可产生多少流明亮度也是目前各国区域主张照明效能规范的重要依据,这些主要规范包括美国的能源之星(Energy Star)、欧盟的EuP Ecodesign和Eco-Label、中国的CNIS和CSC等等,例如能源之星对于LED照明的PFC标准要求最少要达到0.7。
目前LED照明正逐渐进入各类应用领域,渗透率则各自不一。在汽车领域的LED照明应用主要以仪表板、信息娱乐(Infotainment)、内部照明、中央高位煞车灯(CHMSL)、前照灯和停车灯等为主,主要是取代高强度气体放电灯(HID)、白炽灯和卤素灯,渗透率在15%左右。行动手机、数字相机闪光和闪光灯等,以及可寻址标志的大型屏幕,其渗透率就已近100%。Laurent Jenck进一步说明表示,目前应用在行动装置领域的LED驱动器技术主要有电池供电的线性电流驱动、升压开关稳压和电荷泵这三大类,而车用LED驱动器技术便以线性驱动和开关驱动这两大类为核心。
至于在LCD背光部分,渗透率约在20%上下,主要是欲取代冷阴极荧光灯(CCFL),目前液晶电视使用LED作为背光源的比例只有3~5%左右,预估到明年此一比例可迅速达到50%。LED在中大尺寸LCD背光的渗透率也值得乐观期待。在LED通用照明部分的应用广度可以更为加强,目前仍是囿于价格成本因素。Laurent Jenck对LED通用照明的发展是相当乐观的,这就好像当初半导体产品价格也是居高不下,但随着时间和应用普及,LED照明成本终究会进入庶民化阶段。
更重要的是,驱动LED照明市场规模持续扩大的动力,来自于LED在节、使用寿命、色彩组合以及环保的技术优势。相较于白炽灯、卤素灯、CFL和LFL荧光灯、高低压钠灯和氖灯,LED每瓦流明效能(lm/W)的照明输出幅度不断迅速成长,光输出流明亮度要高,耗能要越少越好,这方面LED照明效能已具备基础优势。Laurent Jenck便以LED模块重新设计的台灯与卤素台灯相比较,LED照明台灯的输入功率仅有卤素台灯的1/4,但可达795流明度,功率因子更达到0.857,72.9的每瓦流明效能更远远超过卤素灯的17.8。
不过,LED通用照明目前还是需要在低功率效能密度、功率因子校正(Power Factor Correction;PFC)、灯具空间设计、可靠性和输入电源范围等方面不断改良。高效能的LED照明方案就要兼顾电源输入和稳流输出的设计要点。目前安森美的LED驱动器产品,可达到0.9的功率因子(0.92~0.97),并符合IEC的C类谐振波含量标准。因此Laurent Jenck强调,LED照明IC设计除了LED驱动IC外,还要兼顾包括电源管理和转换、控制和感测与离散组件等整体系统电源方案,在技术上要一并考虑低功率结合高功率因子,直接驱动LED结合紧密稳定的电流输出、并可扩展更宽范围的功率LED和电流电平、同时支持TRIAC和Trailing Edge调光方案等内容,才能有效提升LED照明的节能效能。