用微控制器實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)器是智能化的關(guān)鍵

　　多應(yīng)用在運(yùn)行高級(jí)控制功能狀態(tài)時(shí)需要產(chǎn)生高度一致的光質(zhì)，例如調(diào)光、平衡以及精確色彩混合等狀態(tài)。此外，遠(yuǎn)程連接在各種應(yīng)用需求上也日益俱增，并在現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)處理時(shí)要求具有自我診斷之功能以來降低高昂的維護(hù)費(fèi)用。

　　面對(duì)這些新的挑戰(zhàn)，只有LED驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換為微控制器的架構(gòu)或可編程架構(gòu)，才能將智能功能引入大量的LED照明應(yīng)用之中，這樣才能成為有效的應(yīng)對(duì)。這是由于應(yīng)用微控制器可實(shí)現(xiàn)大量的智能特性，比如本機(jī)調(diào)光控制、專用色彩混合、自適應(yīng)照明控制以及遠(yuǎn)程連接等，并且又達(dá)到需要高級(jí)功能應(yīng)用之目的。特別要指出的是，微控制器除提供照明控制與通信功能之外，還可實(shí)現(xiàn)高效照明設(shè)備的低成本，從而可進(jìn)一步拓寬照明應(yīng)用的范圍。

　　基于微控制器的架構(gòu)是支持智能LED平臺(tái)新途徑

　　*傳統(tǒng)單個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器的不足

　　最簡(jiǎn)單的LED照明系統(tǒng)使用一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器。這些一般為固定功能的器件，可為控制LED提供簡(jiǎn)單直接的低成本方法。它們通常具有良好的電源效率，并且無需軟件編程。開發(fā)人員在選擇驅(qū)動(dòng)器或測(cè)定板級(jí)組件的配置值時(shí)，最多只需進(jìn)行幾次計(jì)算。雖然使用方法簡(jiǎn)單直接，但許多LED驅(qū)動(dòng)器缺乏支持更高級(jí)系統(tǒng)的靈活性。要支持各種類型的LED(比如更高功率或不同色彩)或不同的LED串配置，可能需要不同的解決方案。實(shí)際上，系統(tǒng)的任何變化(比如串中的LED數(shù)或串?dāng)?shù))都可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器的更換。因此，許多制造廠商提供的大多數(shù)照明產(chǎn)品將很有可能需要獨(dú)特的模擬驅(qū)動(dòng)器。對(duì)于龐大的產(chǎn)品組合或系列而言，這會(huì)增加制造廠商或其他供應(yīng)商必須倉儲(chǔ)的存貨項(xiàng)目數(shù)量，從而可能會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)規(guī)?？s減，設(shè)備成本上升

　　*LED驅(qū)動(dòng)器面臨新的挑戰(zhàn)

　　照明行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，使LED驅(qū)動(dòng)器技術(shù)得到了充分發(fā)揮，并為其創(chuàng)造出諸多優(yōu)勢(shì)提供了條件。但是，對(duì)于不同類型的LED照明應(yīng)用則需要在支持的功能上也有顯著的差異。如：在住宅領(lǐng)城，其應(yīng)用包括燈泡更換、局部照明以及小型戶外照明，一般只需點(diǎn)亮少量LED，通常1到2串，迫于該市場(chǎng)的低成本壓力，高級(jí)控制功能并不廣泛;在商業(yè)領(lǐng)城，其應(yīng)用包括日光燈鎮(zhèn)流器、燈泡更換以及局部照明，通常只需要1到2串的少量LED。該市場(chǎng)很關(guān)注成本，但也非常注重能源問題，因此高端應(yīng)用在該市場(chǎng)將需要遠(yuǎn)程連接以及一些智能兒化的控制器;在娛樂領(lǐng)城，其應(yīng)用包括高端顯示及意境照明，而全面的亮度控制與一致的色彩質(zhì)量非常重要，因?yàn)樾枰h(yuǎn)程連接以及支持照明通信協(xié)議DMX512和DALI等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，例基于DMX512協(xié)議的智能照明調(diào)光系統(tǒng);在戶外與基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)城，其應(yīng)用包括街道照明、工廠照明以及大型辦公樓照明等，設(shè)備一般有大量的LED，而且必須燈串的支持，高亮度LED也很常見，這些應(yīng)用需要遠(yuǎn)程連接以及高級(jí)別的控制器智能性。

　　*智能控制器的開發(fā)是有效的應(yīng)

　　對(duì)智能控制器可為開發(fā)人員帶來創(chuàng)建更多高靈活性照明系統(tǒng)的潛力。在基于微控制器的系統(tǒng)中，可配置代碼來支持不同類型的LED、獨(dú)特的功率級(jí)需求、不同的串長(zhǎng)以及不同的串?dāng)?shù)并無需大幅調(diào)整硬件。這種系統(tǒng)甚至可設(shè)計(jì)為自動(dòng)檢測(cè)需要驅(qū)動(dòng)的LED。微控制器系統(tǒng)的可編程屬性甚至可以支持高級(jí)調(diào)光及調(diào)度功能，以及實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的照明場(chǎng)景控制與自動(dòng)照明數(shù)字控制的高靈活性可幫助制造廠商設(shè)計(jì)出能夠驅(qū)動(dòng)大量終端產(chǎn)品的統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)器。由于控制器IP可重復(fù)使用，因而設(shè)計(jì)投入也可大幅削減。高靈活性的驅(qū)動(dòng)器不但可降低需要庫存的器件存貨數(shù)量，而且還可通過擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)規(guī)模來降低整體系統(tǒng)成本。

　　3、通過數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)集成的技術(shù)構(gòu)方案

　　*智能LED照明系統(tǒng)的基本架構(gòu)

　　智能LED照明系統(tǒng)的基本架構(gòu)包括電源轉(zhuǎn)換、LED控制以及通信三大環(huán)節(jié)(見圖l所示)。其電源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)可為L(zhǎng)ED提供校正的電壓及電流。首先是AC/DC整流，然后進(jìn)行功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)(PFC)，接著是一個(gè)或多個(gè)并行DC/DC轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。要實(shí)現(xiàn)高效率電源轉(zhuǎn)換，需要對(duì)這些轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)進(jìn)行精確而靈活的控制。

　　智能LED照明系統(tǒng)的基本架構(gòu)中，其每個(gè)環(huán)節(jié)都需要智能控制器來保持其高效率與高功能}生。通過采用高度靈活的電源數(shù)字方法，可將多個(gè)或全部這些控制器整合在單個(gè)微控制器上，從而降低系統(tǒng)復(fù)雜性與成本。每個(gè)主要環(huán)節(jié)都需要智能控制器來保持其高效率與高功能性。若采用固定功能模擬方法，可能需要獨(dú)立的PFC、DC/DC、LED以及通信控制器。然而，采用專用電源電子控制器，還可通過高集成度降低照明設(shè)備的電源組件成本。單個(gè)控制器具有充足的性能、電源優(yōu)化外設(shè)以及通信端口，并可控制照明系統(tǒng)的電源環(huán)節(jié)、LED照明控制以及通信的三大環(huán)節(jié)。從而在這類集成水平上，照明系統(tǒng)可去除大量多余的組件，并幫助中心編程平臺(tái)順暢地控制智能照明系統(tǒng)的所有三大環(huán)節(jié)。

　　*電源數(shù)字控制技術(shù)特征

　　電源的數(shù)字控制還能夠?yàn)閯?dòng)態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率。雖然與傳統(tǒng)照明光源相比，LED能夠顯著提高效率，降低工作與能源成本，但不是所有基于LED的系統(tǒng)在這方面都是一致的。數(shù)字電源控制可在以任何方式調(diào)光、改變色彩輸出或調(diào)整輸出光源的時(shí)候，為L(zhǎng)ED照明系統(tǒng)的電源環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)更高的效率。與此類似，在固定照明條件下，微控制器還可通過實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的功率級(jí)設(shè)計(jì)，提高工作效率。這種效率提升對(duì)終端客戶具有極大的吸引力，當(dāng)兩個(gè)LED在其他方面旗鼓相當(dāng)時(shí)，這一點(diǎn)他們之間的重要的分水嶺。

　　數(shù)字控制的LED電源系統(tǒng)的高效率應(yīng)用例舉。試想某城市計(jì)劃更換2，000盞街燈，對(duì)兩種效率相差10%的型號(hào)進(jìn)行比較。需要的是效率較高系統(tǒng)的輸入功率是178W，而效率較低的系統(tǒng)則需要輸入200W才能產(chǎn)生相同的160W出入光源。單憑電源功率效率對(duì)本示例而言，大概可節(jié)省10%的額外能源，即每年可節(jié)省33，726美元的能源成本。并且值得注意的是這些節(jié)省還在LED系統(tǒng)本身帶來的節(jié)省之外。

　　與基于模擬的系統(tǒng)相比，在使用LED技術(shù)本身帶來的節(jié)省之外，數(shù)字電源控制還可實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率。在本例中，僅憑電源效率，10%的效率差異每年就可節(jié)省大約10%的額外能源成本，也就是33，726美元。這就是基于數(shù)字控制的LED電源系統(tǒng)與基于模擬LED電源系統(tǒng)技術(shù)特征的顯著區(qū)別。

　　4、LED驅(qū)動(dòng)平臺(tái)智能化的優(yōu)勢(shì)

　　應(yīng)該說，用微控制器是實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)智能化的關(guān)鍵，那末它的優(yōu)勢(shì)可集中反映在：質(zhì)量、效率與成本等三方面以及通過實(shí)遠(yuǎn)程連接以實(shí)現(xiàn)提高效率之目的。

　　4.1、LED光質(zhì)量的提升

　　對(duì)包括商用顯示屏與娛樂照明在內(nèi)的眾多應(yīng)用而言，所產(chǎn)生的光的質(zhì)量非常重要。質(zhì)量在本示例中是主要指能夠輸出一致的亮度和色彩。但是影響LED性能的三大因素則是制造差異、溫度與老化。LED輸出在不同批次間有顯著變化。單個(gè)設(shè)備質(zhì)量的一致性可通過使用相同批次的LED得到維護(hù)。但相同產(chǎn)品線中使用不同批次LED的設(shè)備可能會(huì)因制造差異而造成光源質(zhì)量的不同。當(dāng)2個(gè)這樣的設(shè)備互相靠近安裝時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生顯而易見而又無法接受的光源質(zhì)量差異。則系統(tǒng)可使用智能控制器進(jìn)行校準(zhǔn)，補(bǔ)償所有偏差。由于這是在軟件中完成的，在要求產(chǎn)品間的一致性時(shí)，校準(zhǔn)流程可在制造過程中優(yōu)化。

　　隨著環(huán)境溫度的變化，LED的輸出也會(huì)改變。要對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償，系統(tǒng)需要使用傳感器感測(cè)環(huán)境溫度。