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最新消息 > 將LED陣列應用到區域照明中

文章来源:由「百度新聞」平台非商業用途取用"http://m.elecfans.com/article/759494.html"

全球越來越重視節省能源的高能效照明,依國際能源署(IEA)報告指出,全球電力照明約占總發電容量的19%,而最近的新聞報導也逐漸提醒消費者白熾燈的低能效,加強大家對緊湊型節能燈的認識。另外美國能源之星(ENERGYSTAR?)也計劃為家用和商業照明制定標準。不過在這些新聞中,卻忽略了約有70%的照明能源消耗是在家庭場合以外,包括商店、工廠、學校、醫院和區域照明的場合;其中區域照明涵蓋了如街道照明、停車場以及公園等公共空間的應用。區域照明不只是提供照明功能,同時也須解決公共安全、運行環境、外觀設計和美學、節能、系統可靠度和維護成本。最常見的區域照明源為高壓放電(HID)型式,如高壓鈉燈、金鹵燈以及低壓鈉燈和高壓汞燈等。先進的HID燈,例如金鹵燈擁有高于80lmW的高能效和1萬到1萬5000小時的合理壽命,以每年使用4,000小時的標準計算,壽命大約在2到4年。但由于更換困難,在維護時間或是人工成本上都相當昂貴,在隧道或橋梁更是一大問題。另外,大部分的HID燈都含有汞,因此必須在替換后謹慎處理,避免造成環保問題。高亮度白光發光二極管(LED)的技術不斷進步,為高能效照明應用帶來極具潛力的解決方案。高亮度白光LED受歡迎的最重要原因是它的壽命超長和發光效率,當它的亮度維持在70%時,壽命可達5萬個小時,戶外區域照明可以達到12年的運行時間,大幅度地降低后續的維護和更換成本。目前已經商業化的高功率白光LED,每燈可達到80到120流明的光度輸出,效率大約在80lmW,并預估在2009年整體性能將可以提升一倍,到達每燈管200流明,發光效率則可望達到160lmW.作為參考比較,100W金鹵HID燈大約可以產生8,000流明輸出,HID燈管的光度輸出是全方向,因此在燈光投射路徑上會有大量的損失,但LED則沒有這個問題,因為它具有指向性,大約需要110個每封裝80lm的LED才能夠取代100WHID燈管的流明輸出,如果2009年的目標達成,這個數字將可以減半。LED照明可以由一或多個LED陣列搭配,將交流電源轉換為LED所使用電流的控制電路組成,因此可以考慮選擇包含一串LED和驅動電路的模塊化設計,這個概念的優點是相同的電路設計可以通過在不同照明需求下增加更多的陣列而重復利用。另外,由于在照明源中使用多個陣列,如果有單一LED出現問題,只有一部分的LED停止運作,而整個照明源還是能夠提供較低亮度照明輸出。LED照明源也必須符合產業和國際諧波標準,在歐盟中,這類產品屬于IEC61000-3-2等有關電力線諧波失真(功率因數)的規范,雖然在美國等地并不使用這個標準,但電力公司也會對不計量的區域照明要求最低0.9的功率因數。另一個考量則是隔離的安全性,對于不容易更換的區域照明源,事實上非隔離的設計相當常見,非隔離設計的主要優點是以成本較低的電感器來取代笨重的變壓器。驅動LED的實際需求考慮也相當重要,雖然LED需要定電流驅動,但這個電流卻不一定需要是純直流,因此也可以以脈波式直流波形來推動,只要平均和最大電流值符合LED本身所指定的電流規范即可。因此,我們可以使用安森美半導體的NCP1216控制芯片搭配上一個高功率MOSFET、一顆電感以及少數外接無源器件,在一個單功率級電路上實現一個簡單高能效的PFC和定電流轉換器,由于輸出通常不需濾除100120Hz主電源的頻率成份,因此可以不需在電路中使用大型電解電容,這不僅可以縮小電路尺寸,還能改善整體電源的可靠度,以下為相關電路的電路圖。

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