LED照明提供了额外的奖金和环境效益

　　固态照明，特别是高亮度led，正在改变我们看待世界的方式。LED照明所带来的环境效益实际上是双重的。首先，该技术本身是一种高能量的产生光子的方法，这使得它在测量钨灯丝、白炽灯甚至紧紧的荧光灯的操作成本方面具有吸引力。仅这一点就值得用固态替代方法取代传统的照明，并且有许多解决方案可以在下面讨论。其次，采用低电压直流电源的技术，与高压交流输电线路相比，不仅在提高效率方面，而且在使用照明的方式上创造了更多的可能性。这超出了简单的“毛毯”照明。它介绍了分区、场景或情绪照明的概念，以及能够对环境和居住者的需求更敏感的连接照明。

　　LED照明的实际功效得到了很好的观察，甚至还有一项“定律”预测了LED照明的持续发展趋势:哈尔茨定律。它指出，LED照明所产生的每流明成本每十年减少10倍。这很好地预测了到2020年led将能够产生200 lm/W，并且这个行业已经很好地实现了这一目标。然而，值得注意的是，即使是高亮度的led灯，仍然只使用了作为光子的二极管结的一半左右的能量，其余的仅仅是产生热量，作为副产品，随后必须被消耗掉。这是至关重要的,因为接面温度不应超过150°C,和维护这是设计的一个重要组成部分灯具基于LED技术。

　　让我们直接

　　不像一个简单的由交流电驱动的灯具，当它在每个半周期内完全开启和完全关闭时，LED灯在以恒定电流的情况下运行时效果最好。通过调整这个参数，可以改变光的亮度和颜色，但它需要精确的控制，而且通常比驾驶传统的照明方式要高得多。

　　今天，绝大多数的照明设备仍在离线运行，而不是由LED所要求的低电压、低电流的直流电源。这意味着，为了取代传统的灯泡，需要某种形式的转换。在大多数用于传统固定装置的LED灯泡中，这种转换发生在灯泡内。这就产生了对小型低成本解决方案的需求，这些解决方案集成了所有需要的功能，将一个恒定的直流电源供应给LED或一串LED灯，同时还能连接到交流电源。

　　由于LED只在向前偏压时进行，所以供电电压必须保持为正，而将全波桥式整流器集成到LED驱动器上可能会很困难，因此有可能包括分流调节器。这是FL77944 LED直接交流驱动从半导体，这是一个高功率的LED驱动器能够实现调光的许多方式，包括模拟或数字(PWM)和相位切割。

　　关于半导体FL77944 LED直接交流驱动的框图。

　　图1:FL77944模拟/PWM/相切可调高功率LED直接交流驱动的简化框图。

　　FL77944的简化框图如图1所示。它有4个引脚专用于发光二极管的弦，每一个都有自己的集成恒流，最高可达150毫安。3个LED串可以接受电压高达500v，而第4个可以接受电压高达200伏特。图2显示了一个典型的从120 VAC运行的应用程序，尽管该设备的输入电压范围在90到305 VAC之间，使其适合任何区域。

　　图12 W, 120 VAC LED下光，使用半导体FL77944。

　　图2:示例应用程序显示了使用FL77944的12w、120 VAC LED下光。

　　FL77944可以使用很少的两个外部元件，不包括桥式整流器。该装置巧妙地避免了调整整流电源的需要。图3显示，当整流线路电压上升时，它达到了连接到每个当前接收器引脚的一串led的正向电压水平。

　　交流电源的恒流图。

　　图3:FL77944可以同时从受管制的交流电源中产生一个恒定电流。

　　因此，电流通过每个LED串按顺序绘制，直到电流流过所有的LED串。每根弦所画的电流是平衡的;在任何给定的时间内，根据哪个弦向前偏移，要么增加，要么减少。这确保了平滑的操作和减少频率谐波，导致了一个改进的功率因数和更低的整体电磁干扰。在半导体方面，FL77944可以达到典型的功率因数为0.98，总谐波失真小于20%。

　　一个调光输入支持模拟或PWM调光，通过它，RMS电流通过led将随着调光输入的电压水平线性变化。该装置也与前缘和后缘三交流调光兼容，在这一过程中，在半周期的前缘/上升沿或后缘/下降沿，交流波形被切断。这本质上是一种交流形式调整负载的能力,并非所有领导的司机都能操作从一个双向可控硅变暗AC供应,相反,并不是所有的双向可控硅调光器将与LED驱动程序操作,因为它不存在相同的加载配置文件作为一个传统的灯具。

　　连接照明

　　虽然领先和落后的边缘调暗本质上是一种遗留技术，但并不一定是简单的自动化，PWM调光是固有的数字，理论上更容易通过纯电子手段来控制。这支持向连接和智能照明系统的转变，这些系统可以被远程监控和控制，成为物联网的一部分。

　　无线通信是智能照明的一个基本组成部分，它并不是纯粹的以客户为中心的功能，尽管这显然是对传统照明系统的主要好处。一个连接的系统变得很智能，因为它允许一个单一的设计为广泛的安装场景而定制，而不需要提供现场的工程师。移除或减少维护负担是一般的物联网的主要优点，尤其适用于智能照明，因为每个安装可能会有不同的经验。能够设计这些变化或迎合他们使用空中更新是一个以led为中心的照明环境的一个基本部分。

　　在实践中这是如何实现的一个例子是由ZigBee连接照明设备从硅实验室，它是基于它的EFR32MG强大的Gecko网状网络无线SoC为ZigBee和线程。该工具包被配置为“跳出盒子”并准备加入ZigBee网络。它需要一个ZigBee家庭自动化1.2的网关，比如来自硅实验室的USB虚拟网关。固件是基于Ember ZNet Pro stack，它可以在Silicon Labs网站上注册开发人员。

　　一旦工具包加入了一个网络，网关将提供无线访问工具包的功能。这包括设定led的亮度、颜色和颜色温度。由于这是一个评估工具，它还允许探索其他特性，并包括一个PWM测试点，可以用来控制外部LED驱动器。

　　固件包括一个配置集群服务器插件，它允许在生产过程中进行一些更改，而不需要重新编译代码。这包括调整PWM频率，这可能需要一些LED驱动器，或根据区域限制修改设备的传输功率。在不强制更改固件的情况下修改这些特性的能力允许在多个产品变体中使用相同的二进制映像。

　　用于进行调整的命令可以由任何家庭自动化1.2兼容网关发出，但也有一个命令保留，用于防止任何后续更新被接受，如果需要的话。用于配置PWM输出的命令用于与特定的LED驱动器制造商的需求相结合使用。

　　硅实验室EFR32MG示意图(点击放大)

　　图4:硅实验室的EFR32MG被设计用于连接LED照明应用。

　　为这类应用程序开发了强大的Gecko ZigBee和SoCs线程系列。在图4中,我们可以看到部分的主要功能块是大脑皮层®m4和无线电收发器,但它同样具有一系列的外围设备和支持多达31针致力于模拟通道,它可以被路由到芯片上的模拟比较器,ADC和IDAC。

　　当收发器设计为2.4 GHz时，该设备可以支持一系列协议，包括蓝牙智能、zigbee和线程，以及专有协议。EFR32MG还配备了硅实验室外围反射系统(PRS)，它使各种外设能够在触发器的基础上通过发送和接收信息来自动操作，而不会使主CPU处于休眠状态。这可以大大降低电池供电的应用程序的系统功率要求。当加上LED照明的低功耗时，这就为电池供电的连接照明提供了可能性，这种照明可能位于没有交流电源的地区，比如农村地区。它还可以用于限制无线通信，因为在这些区域，经常的射频通信可能会出现不需要的“噪音”。

　　满足所有需求

　　EFR32MG被设计成智能照明解决方案的核心，允许LED灯通过网关远程控制和控制。这意味着,灯光不仅可以由业主或业务经理控制无线在前提,但控制可以授予另一个服务提供者,创建一个集中控制中心坐落在世界任何地方管理的建筑数量可能在一个完全不同的时区,国家或大陆。

　　因此，它的影响是，任何大小的光都可以被连接和集中控制。这就产生了大量LED驱动器的需求，而不是所有的LED驱动器都需要能够驱动高功率发光二极管。一个相关的例子是来自二极管的AL5802。该装置是专为在20 mA和100 mA之间的电流驱动低电流发光二极管而开发的。图5显示了一个典型的应用程序示例。

　　二极管的应用实例包括al580230v可调电流接收器线性LED驱动器。

　　图5:一个典型的AL5802 30 V可调电流汇聚线性LED驱动器的应用实例。

　　晶体管，Q1，被用来感应电流流过LED的负载，通过感知外部电阻的电压。然后用Q1的基极发射电压来控制Q2的基电流。在线性模式下，Q2调节流过LED(s)的电流。如果有必要，可以同时使用多个设备实现更高的LED电流(图6)，AL5802也支持基于PWM的调光(图7)。

　　可并联使用二极管AL5802图，增加驱动电流。

　　图6:AL5802可以并行使用，以增加驱动电流。

　　二极管AL5802 PWM调光图。

　　图7:AL5802支持PWM调光。

　　系统级解决方案

　　LED照明预计将继续取代传统照明，至少到2022年为止，届时“常规”一词很可能被用来指LED照明，而不是现有技术。许多半导体制造商都在响应这一需求，开发了一系列产品，这些产品通常属于司机类别。随着交流电源逐渐加入，并有可能被提供低压直流的插座和布线网络取代，产品组合很可能会发生变化，但需求不太可能消失。

　　它的固态性质提供了比传统照明更大的潜力，甚至有机会将智能和发射器连接在单一的基片或多芯片模块上。虽然这种模式可能还需要一段时间，但对基础技术的持续投资将维持价格侵蚀，并继续提高效率。这些趋势表明LED照明的未来非常光明。

　　如图8所示，将所有这些技术结合在一起，就可以使用非常少的组件，并创造出一种潜力，可以很容易地将发光二极管改造成现有的固定装置，从而快速构建一个可以在本地或远程控制的连接照明系统。

　　从硅实验室使用EFR32MG的连接照明应用图。

　　图8:使用硅实验室的EFR32MG连接的照明应用。

　　公共场所的连接照明也带来了更大的潜力，而且已经有一些智能城市的例子，它们利用连接的LED路灯作为蓝牙信标，通过智能手机上运行适当的应用程序，向任何关闭的人提供广播服务。虽然这可能不会吸引所有人，但同样的原则可以用来在工厂中提供无线覆盖，以广播重要的服务信息，例如。

　　结论

　　一旦连接性在任何应用程序中建立起它的初始值，那么构建它就相对简单了。在互联网术语中，这些都被称为“顶级”服务，期望智能照明的出现是完全合理的。