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享受LED附加功能
固態照明和高亮度LED正在改變我們對世界的看法。 LED照明的環境效益是雙重的。首先，該技術本身是一種高能效的光子產生方式，這使得它在對鎢絲，白熾燈甚至緊湊型熒光燈進行測量時在操作成本方面具有吸引力。僅這一點就值得用固態替代品取代傳統照明。
其次，與高壓交流線路相比，採用低壓直流電源供電的技術，不僅在額外效率方面，而且在照明方式方面創造了更多可能性。
這不僅僅是簡單的“毯子”照明。它介紹了分區，場景或情緒照明以及連接照明的概念，可以更好地響應環境和居住者的需求。
經濟功能
LED照明的功效得到了很好的觀察，甚至有一種“法則”可以預測其持續的趨勢：Haltz定律。這表明LED照明產生的每流明成本每10年減少10倍。
這整齊地預測到2020年LED將能夠產生200流明/瓦的速度 - 而且該行業正在順利實現這一目標。
然而，值得注意的是，即使是高亮度LED仍然僅使用提供給二極管結的一半的能量作為光子，而其餘的僅僅產生熱量作為副產物，隨後必須消散。這是至關重要的，因為結溫不應超過約150º，並且保持這是設計基於LED技術的燈具的重要部分。
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與簡單的交流供電燈具不同，交流電源在每半個週期完全開啟和完全關閉時，LED燈在輸入恆定電流時效果最佳。通過調整該參數，可以改變燈的亮度和顏色，但這需要精確控制，並且通常比驅動傳統形式的照明更苛刻。
今天，大多數燈具仍然使用交流電源供電，而不是LED所需的低電壓，低電流直流電源。這意味著用LED代替傳統燈泡需要某種形式的轉換。
在大多數用於傳統燈具的LED燈泡中，轉換發生在燈泡中。這就產生了對小型低成本產品的需求，這些產品集成了為LED或LED串提供恆定直流電源所需的所有功能，同時仍然連接到交流電源。
由於LED僅在正向偏置時導通，因此電源電壓需要保持為正，雖然可能難以將全波橋式整流器集成到LED驅動器中，但可以包括並聯穩壓器。
安森美半導體的FL77944 LED直接交流驅動器就是這種情況，它是一種高功率LED驅動器，能夠以多種方式實現調光，包括模擬或數字（PWM）和相位切割。
簡化框圖如圖1所示。 
它有四個專用於LED串的引腳，每個引腳都有自己的集成恆流電流，最高可達150mA。其中三個LED串可以接受高達500V的電壓，而第四個可以接受高達200V的電壓。
圖2 
顯示了一個典型的120Vac應用，儘管該器件具有90Vac和305Vac之間的寬輸入電壓範圍，因此適用於任何區域。
On Semi驅動器可以使用少至兩個外部組件運行，不包括橋式整流器。該裝置巧妙地避免了調節整流電源的需要。
圖3 
表明當整流線電壓上升時，它達到連接到每個電流吸收引腳的一串LED的正向電壓電平。因此，電流依次通過每個LED串，直到電流流過所有LED串。每根弦所吸取的電流是平衡的;根據在任何給定時間哪個字符串正向偏置而增加或減少。這確保了平穩運行並降低了頻率諧波，從而提高了功率因數並降低了整體EMI。
安森美半導體稱，FL77944的典型功率因數為0.98，總諧波失真小於20％。調光輸入支持模擬或PWM調光，通過LED調光，流過LED的RMS電流將隨調光輸入上的電壓電平線性變化。
該器件還兼容前沿和後沿三端雙向可控矽調光，其中AC波形在半週期的前沿/上升沿或後沿/下降沿的相位期間被切斷。由於這是一種調節負載功率的固有AC形式，並非所有LED驅動器都能夠使用三端雙向可控矽調光交流電源供電，相反，並非所有三端雙向可控矽調光器都可以使用LED驅動器，因為它不會出現與傳統燈具相同的負載曲線。
連接照明
雖然前沿和後沿調光本質上是一種傳統技術，並且不一定易於自動化，但PWM調光本質上是數字的，理論上通過純電子手段更容易控制。這有助於向可以遠程監控和控制的連接和智能照明系統的轉變，形成物聯網的一部分。
無線通信是智能照明的基本組成部分，並不僅僅是以客戶為中心的功能，儘管這顯然是傳統照明系統的主要優勢。
連接系統變得智能化，因為它允許針對各種安裝方案定制單一設計，而無需在現場提供工程師。消除或減少維護負擔是物聯網的主要優點，尤其適用於智能照明，因為每個安裝可能會遇到不同的差異。能夠設計這些變化或使用無線更新來滿足它們是LED中心照明環境的基本組成部分。
Silicon Labs的ZigBee連接照明套件提供了在實踐中如何實現這一目標的一個示例，該套件基於用於ZigBee和Thread的EFR32MG Mighty Gecko網狀無線SoC。
該套件配置為“開箱即用”並準備加入ZigBee網絡。它需要符合ZigBee Home Automation 1.2標準的網關，例如Silicon Labs的USB虛擬網關。該固件基於Ember ZNet Pro堆棧，可供Silicon Labs網站上的註冊開發人員使用。
一旦套件加入網絡，網關將提供對套件功能的無線訪問。這包括設置LED的強度，顏色和色溫。由於這是一個評估套件，它還允許探索其他功能，並包括一個可用於控制外部LED驅動器的PWM測試點。
固件包括配置群集服務器插件，該插件允許在製造過程中進行一些更改，而無需重新編譯代碼。這包括調整PWM頻率，這可能是某些LED驅動器所需要的，或者根據區域限制修改器件的發射功率。
在不強制更改固件的情況下修改這些功能的功能允許在多個產品變體中使用相同的二進制映像。
用於進行調整的命令可由任何符合Home Automation 1.2的網關發出，但如果需要，還會保留一個命令以防止接受任何後續更新。用於配置PWM輸出的命令旨在與特定的LED驅動器配合使用，以滿足製造商的要求。
Mighty Gecko，ZigBee和Thread系列SoC專為此類應用而開發。從中可以看出 
圖4中，該器件的主要功能模塊是Cortex-M4和無線電收發器，但它還具有多個外設，並支持多達31個專用於模擬通道的引腳，可以路由到片上模擬比較器，ADC和電流輸出DAC。
由於收發器的設計工作頻率為2.4GHz，因此該設備可支持一系列協議，包括Bluetooth Smart，Zigbee和Thread，以及專有協議。
EFR32MG還具有Silicon Labs外設反射系統（PRS），可通過基於觸發器在它們之間發送和接收信息，使各種外設自動運行，而不會使主CPU退出睡眠模式。
這可以顯著降低電池供電應用中的系統功率要求。當與LED照明的低功率特性相結合時，這為電池供電的連接照明提供了可能性，該照明可能位於沒有AC電源的區域，例如農村地區。它還可用於限制在恆定RF流量可能產生不需要的“噪聲”的區域中的無線通信。
滿足所有要求
EFR32MG旨在成為智能照明解決方案的核心，允許通過網關遠程尋址和控制LED燈。
這意味著房屋所有者或業務經理可以無線控制燈光，同時也可以將控制權授予其他服務提供商，創建位於世界任何地方的控制中心，以管理不同時區的多個建築物。或大陸。其含義是任何尺寸的燈都可以連接和集中控制。這產生了對各種LED驅動器的需求，並非所有LED驅動器都需要能夠驅動高功率LED。
一個相關的例子是Diodes的AL5802。該器件專為驅動低電流LED而開發，電流在20mA至100mA之間，盡可能使用最少的外部元件。 
圖5顯示了一個典型的應用示例。晶體管Q1用於通過檢測外部電阻兩端的電壓來檢測流過LED負載的電流。然後Q1的基極 - 發射極電壓用於控制Q2的基極電流。 Q2以線性模式工作，調節流過LED的電流。
如果需要，可以並聯使用多個器件以實現更高的LED電流
（圖6），AL5802還支持基於PWM的調光
（圖7）。
系統級解決方案
LED照明預計將至少在2022年之前繼續取代傳統照明，屆時“傳統”這個術語很可能被用來指代LED照明，而不是今天的技術。
許多半導體製造商正在通過開發一系列通常屬於驅動器類別的產品來滿足這種需求。隨著交流電源逐漸加入並可能被提供低壓直流電的插座和佈線網絡取代，產品組合可能會發生變化，但需求不太可能消失。
它的固態特性提供了比傳統照明更大的潛力，甚至有機會將智能與發射器一起集成在單個基板或多芯片模塊上。雖然這種模式可能仍有一段時間，但對基礎技術的持續投資將維持價格侵蝕並繼續提高效率。這些趨勢表明LED照明的前景非常光明。
如圖8所示 
表明，將所有這些技術結合在一起已經可以使用少量組件實現，並且可以輕鬆地將LED改裝到現有燈具中，以快速構建可在本地或遠程控制的連接照明系統。
公共場所的連接照明也具有更廣泛的潛力，並且已經有智能城市的例子，使用連接的LED路燈作為藍牙信標，向在智能手機上運行相應應用的附近的任何人廣播消費者提供的產品。雖然這可能對每個人都沒有吸引力，但是例如，可以使用相同的原理在工廠中提供總無線覆蓋以廣播重要的服務消息。一旦連接在任何應用程序中建立其初始值，就可以相對簡單地構建它。
在互聯網方面，這些被稱為“頂級”服務，期望它們與智能照明一起開發是完全合理的。
