發(fā)光二極管（LED）非常受歡迎，SSL行業(yè)內(nèi)外幾乎沒(méi)有問(wèn)題，它是當(dāng)今最好的照明技術(shù)。與其他類型的照明相比，LED的優(yōu)越性始于其在能效和使用壽命方面的顯著優(yōu)勢(shì)。 LED燈泡可以提供與傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈相當(dāng)?shù)墓饬?，同時(shí)消耗的能量只有三分之一。 LED燈泡的使用壽命也比基于更成熟的照明技術(shù)的產(chǎn)品長(zhǎng)20倍以上。更重要的是，LED燈泡的固態(tài)元件比相對(duì)脆弱的傳統(tǒng)照明技術(shù)提供更好的機(jī)械損壞保護(hù)?？傊@些特性為L(zhǎng)ED照明解決方案的用戶提供了極具吸引力的ROI，特別是在維護(hù)和燈泡更換困難和/或昂貴的商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中。

由于所有這些原因，美國(guó)能源部估計(jì)，到2030年，采用固態(tài)LED照明將使全國(guó)的照明用電量減少四分之一，相當(dāng)于約190太瓦時(shí)和150億美元，同時(shí)減少相當(dāng)于2100萬(wàn)輛汽車的碳?xì)馀欧帕俊?/p>

不幸的是，住宅用戶并不像商業(yè)用戶那樣關(guān)心這些優(yōu)勢(shì)。雖然他們可能想要LED，但他們希望以具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格購(gòu)買LED并且他們并不急于購(gòu)買LED照明產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的價(jià)格仍然比緊湊型熒光燈高出兩到三倍，并且比六件裝更貴。白熾燈，將耗資約8美元。

研究證實(shí)，LED用于多種應(yīng)用。例如，圖1顯示了許多您將看到LED的地方（特別注意一般照明）。但它沒(méi)有告訴你的是住宅照明的LED數(shù)量與現(xiàn)有照明類型（CFL，白熾燈等）的比較。

同樣，雖然成本是住宅市場(chǎng)中一個(gè)明顯的絆腳石，但它并不是唯一的一個(gè)。過(guò)早失敗是早期采用者的另一個(gè)障礙，設(shè)計(jì)師必須弄清楚如何防止產(chǎn)品崩潰。 LED照明解決方案是一個(gè)系統(tǒng)，必須減少許多因素，以確保長(zhǎng)壽命的夾具設(shè)計(jì)。 LED制造商必須繼續(xù)在熱管理，制造差異（降低的裝箱公差），整體LED封裝堅(jiān)固性和流明維持方面提高可靠性。本質(zhì)上，成本和性能通過(guò)產(chǎn)品級(jí)別的工程設(shè)計(jì)權(quán)衡交織在一起。因此，必須利用對(duì)性能（通量，功效和顏色質(zhì)量）的任何改進(jìn)來(lái)抵消系統(tǒng)成本，以滿足客戶的需求。降低成本和客戶價(jià)格的其他可能方法指向通過(guò)使用更大的晶圓，LED外延的改進(jìn)，通過(guò)產(chǎn)量和產(chǎn)量的擁有成本，改進(jìn)的封裝技術(shù)（磷光體，光學(xué)）和改進(jìn)的制造效率和性能改進(jìn)的組合封裝和燈具設(shè)計(jì)。

圖1：應(yīng)用程序的打包LED收入。

電源挑戰(zhàn)

還需要解決照明電源問(wèn)題。通常，今天的LED照明系統(tǒng)使用兩級(jí)電源，其將用于功率因數(shù)的第一級(jí)升壓轉(zhuǎn)換器與第二級(jí)高壓DC/DC轉(zhuǎn)換器組合。電源中的薄弱環(huán)節(jié)是電解電容器，用于兩級(jí)之間的大容量存儲(chǔ)。這些大容量電解電容器必須能夠承受惡劣的熱條件，因?yàn)樗鼈冊(cè)跐M負(fù)荷下連續(xù)工作，通常放置在密閉的空間內(nèi)，例如壓載磚或燈泡底座，帶有發(fā)熱電源和高亮度LED。正如您可能已經(jīng)猜到的那樣，電容器的介電材料會(huì)降級(jí)，并且器件會(huì)失去電容并失效。雖然LED照明解決方案中使用的控制器和其他半導(dǎo)體的使用壽命超過(guò)100，000小時(shí)，而二極管，晶體管和陶瓷電容器的使用壽命幾乎相同，但大多數(shù)兩級(jí)電源中嵌入的電解電容器是系統(tǒng)的關(guān)鍵，因?yàn)樗鼈兙哂锌刹僮餍浴勖挥写蠹s20，000小時(shí)。

解決這一問(wèn)題的一種方法是使用電源構(gòu)建LED照明解決方案，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)旨在消除易受攻擊的電解電容和隔離式反激設(shè)計(jì)中使用的不可靠的光隔離器。新一代單級(jí)功率LED驅(qū)動(dòng)器通過(guò)消除這些潛在的故障點(diǎn)來(lái)滿足這一需求。通過(guò)使用高度穩(wěn)定的陶瓷電容器替換電解電容器，這些電源可以更緊密地匹配LED的更長(zhǎng)的生命周期。此外，通過(guò)以超過(guò)90％的效率運(yùn)行，同時(shí)超過(guò)能源之星對(duì)PF和THD的要求，這些高度集成的轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的熱量更少，并且在此過(guò)程中，有助于簡(jiǎn)化高度緊湊的照明設(shè)計(jì)中的熱管理問(wèn)題。通常，HB LED燈通常持續(xù)45，000小時(shí)，但電源通常只持續(xù)約20，000小時(shí)，因此LED系統(tǒng)的使用壽命是兩個(gè)組件中較短的一個(gè)。1

LED的熱管理挑戰(zhàn)是因?yàn)長(zhǎng)ED將多余的熱量散發(fā)到散熱器中。由于LED基座的小尺寸與潛在的高環(huán)境溫度相結(jié)合，可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱，這會(huì)縮短LED的使用壽命。熱管理仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，尤其是在高光輸出應(yīng)用中。然而，考慮到LED制造商在過(guò)去二十年中已經(jīng)能夠?qū)⒎庋b的熱阻降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，他們已經(jīng)將自己定位于普通照明領(lǐng)域的巨大推動(dòng)力。當(dāng)然必須注意的是，LED燈具的性能和可靠性并不是LED制造商的唯一責(zé)任。2

所有短壽命電解電容器都可以通過(guò)沒(méi)有嚴(yán)格電流紋波規(guī)格的LED負(fù)載來(lái)消除，改善司機(jī)的保修期。一個(gè)例子如圖2所示 - 飛兆半導(dǎo)體FL7701。與需要變壓器和緩沖器的流行反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，這種智能降壓PFC控制器是一種更簡(jiǎn)單的解決方案，并且可能還需要無(wú)源PFC電路。智能降壓PFC避免了必須使用兩級(jí)方法，通常是PFC第一級(jí)，然后是第二個(gè)DC/DC級(jí)（有時(shí)是降壓拓?fù)洌?/p>

圖2：FL7701智能非隔離PFC降壓LED驅(qū)動(dòng)器解決方案（由Fairchild提供。）

同時(shí)考慮Power Integrations LNK403EG LinkSwitch-PH，它簡(jiǎn)化了LED驅(qū)動(dòng)器的實(shí)現(xiàn)，需要長(zhǎng)壽命，高效率，PF》 0.9和TRIAC調(diào)光功能。單級(jí)組合功率因數(shù)和恒流控制器消除了開(kāi)關(guān)級(jí)和電解大容量電容器。該器件還無(wú)需光耦合器和所有次級(jí)電流控制電路，以及控制環(huán)路補(bǔ)償電路。

需要：一種不同的方法

即使成功解決了這些設(shè)計(jì)問(wèn)題，消費(fèi)者沒(méi)有機(jī)會(huì)改變LED的主要原因仍然是 - 價(jià)格。住宅插座約占全球總數(shù)的63％，因此LED燈制造商有理由找到降低其產(chǎn)品價(jià)格的方法（參見(jiàn)IMS Research研究2“在全球零售LED燈市場(chǎng)取得成功; 3月2012）。燈價(jià)格下降的速度也非常重要，因?yàn)長(zhǎng)ED燈的壽命越長(zhǎng)意味著隨著現(xiàn)有插座中的更多安裝，替換燈的市場(chǎng)將縮小，因?yàn)閹啄陜?nèi)不需要更換燈。

解決住宅市場(chǎng)的另一種方法是利用固態(tài)照明的獨(dú)特特性和優(yōu)勢(shì)來(lái)幫助指導(dǎo)設(shè)計(jì)，而不是僅僅用作白熾燈插座的替代品。一些公司正在這樣做，并將行業(yè)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向整體燈具而不是替換燈具。這種方法可以更容易地充分利用LED照明的功能和優(yōu)勢(shì)。有人認(rèn)為，這種方法將使LED照明產(chǎn)品能夠在價(jià)格和性能方面更好地與熒光燈和白熾燈產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。

同樣，LED模塊為照明設(shè)計(jì)師和制造商提供簡(jiǎn)單，易于采用的LED照明解決方案，可縮短燈具開(kāi)發(fā)時(shí)間并加快產(chǎn)品上市速度。由于Zhaga推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化工作，LED照明模塊的采用可能會(huì)加速，Zhaga是一家旨在實(shí)現(xiàn)不同制造商生產(chǎn)的LED光源可互換性的公司之間的行業(yè)合作。該聯(lián)盟目前擁有來(lái)自歐洲，亞洲和北美的190多家成員公司。通過(guò)為各種專用光引擎定義接口來(lái)實(shí)現(xiàn)可互換性（LED光引擎被定義為L(zhǎng)ED模塊和相關(guān)控制裝置的組合）。 Zhaga規(guī)格涵蓋了LED光引擎的物理尺寸以及光度，電氣和熱性能。 Zhaga將LED光引擎視為黑匣子，其定義的接口不依賴于光引擎內(nèi)部使用的LED技術(shù)的類型。 Zhaga規(guī)范僅定義了LED光引擎的外部。

總之，盡管用于住宅應(yīng)用的LED照明明顯優(yōu)于現(xiàn)有的LED照明，但是早期故障存在一些問(wèn)題需要解決，如果制造商想要成功，必須解決最大的價(jià)格問(wèn)題。住宅市場(chǎng)。從技術(shù)角度來(lái)看，在改進(jìn)LED燈泡以適應(yīng)白熾燈泡設(shè)計(jì)的插座時(shí)，需要解決熱管理方面的挑戰(zhàn)。這些燈具的較高溫度可能會(huì)損壞LED甚至導(dǎo)致永久性故障。白熾燈泡改造還必須解決諸如封裝，線路瞬態(tài)抗擾度，高PF，LED電流的低線路頻率調(diào)制以及與傳統(tǒng)調(diào)光器開(kāi)關(guān)的接口等方面。所有這些方面都取得了良好進(jìn)展，如上圖1所示，預(yù)計(jì)未來(lái)普通照明應(yīng)用的LED收入將大幅增長(zhǎng)。