照明用電是全球能耗的一項重要來源。在各種照明燈具中，歷史悠久但能效較低的白熾燈的應用仍然非常廣泛，如果限制低能效光源的使用、同時大力地推廣及應用更高能效及環保的光源，將利於節能。因此，世界上多個國家制定政策，分階段淘汰白熾燈泡。如中國計畫於2015年60W 以上普通照明用白熾燈泡全部淘汰。螢光燈及緊湊型螢光燈(CFL)的能效比白熾燈高，在市場上已經應用多年。但螢光燈含劇毒物質汞，所引發的環保顧慮越來越多。

相比較而言，LED在發光效率等各方面的性能不斷提升，還兼具環保及長壽特性，越來越受重視。實際上，LED筒燈和改裝燈泡已經擁有比白熾燈、鹵素燈或CFL等現在照明技術更高的能效。而在成本方面，研究發現，與2010年相比，LED的價格已經加速下降(每年下降13%至24%)，預計未來幾年仍會持續下降，將幫助降低LED燈泡及燈具的成本。因此，世界各國紛紛看好及推動LED照明產業的發展。

LED一般照明應用及發展前景
LED除了廣泛應用行動裝置、中大尺寸液晶顯示器(LCD)背光及LED標牌等領域外，如今也在越來越多地用於LED汽車內部/外部照明，如前照燈、霧燈、尾燈、停車燈、儀錶板背光、車頂燈、閱讀燈和氛圍燈等，以及住宅照明和建築物裝飾照明等LED一般照明。

安森美半導體配合LED一般照明的驅動器方案
安森美半導體積極推動高能效創新，包括LED照明在內的高能效電子創新，涉及LED照明的眾多細分市場，如前文提到的行動裝置、LCD背光、LED標牌、汽車及一般照明等。其中，LED一般照明如今是安森美半導體在照明市場的重點。在LED一般照明市場，安森美半導體的策略是充分利用公司寬廣陣容的類比電源IC、離散元件及進階微封裝，提供與別不同的高能效LED驅動器方案。

安森美半導體提供覆蓋涵蓋寬廣功率範圍及不同拓撲結構的LED驅動器方案。安森美半導體能用於低功率LED一般照明應用的驅動器包括NCL30000、NCL30002及NCL3008x系列等。其中，NCL30000是單級式功率因數校正(PFC)、支援TRIAC調光的LED驅動器，採用次級端控制器，支援返馳式/降壓/降壓-升壓等拓撲結構。NCL30002也是單級式功率因數校正LED驅動器，支援降壓拓撲結構，提供±3%的電流容限。NCL3008x系列目前包括NCL30080、NCL30081、NCL30082和NCL30083等元件，是新推出的高能效准諧振控制器，用於低功率LED照明應用。

值得一提的是，NCL3008x系列採用初級端穩流(Primary Side Regulation)技術(也稱初級端控制或原邊控制)此種新穎的控制方法，省去次級端控制電路及光耦，能夠精確地從初級端對LED電流進行穩流，幫助簡化PCB佈線、節省電路板空間、提升能效，並簡化安全分析(見圖3左)。此外，它還具有高穩流精度、支援寬正向壓降(Vf)範圍、低電磁干擾(EMI)及整合強固保護特性等眾多優勢。此系列元件提供0.8至0.9的功率因數，符合美國「能源之星」對功率大於5 W的LED燈泡在功率因數方面的要求(PF0.7)。

安森美半導體還開發了基於NCL30082的緊湊型A19 LED燈泡的參考設計(見圖2右側)。此參考設計最佳化用於隔離返馳式或非隔離降壓-升壓拓撲結構，最佳化用於10 W LED照明應用。它採用谷底填充PFC來滿足「能源之星」功率因數高於0.7的要求。PCB及元件的尺寸目標是22 x 60 mm柱體。測試顯示，此參考設計提供高能效、高功率因數及高穩流精度。

而在中等功率及大功率LED照明方面，安森美半導體同樣提供豐富的產品組合，滿足客戶不同應用需求。其中既包含單級式及組合控制器，也包含傳統的兩級式(PFC級 + DC-DC級)控制器，覆蓋從15 W至400 W的寬廣功率範圍，如圖4所示。

在中等功率LED一般照明應用中，可以採用NCL30000及NCL30001這樣的單級式功率因數校正LED控制器；而在功率更大的應用中，可以採用NCL30051和NCP1910這樣的高能效組合控制器。以NCL30051為例，這是一款功率因數校正(PFC)及諧振半橋組合控制器，最佳化用於離線LED照明應用，能夠為降壓DC-DC轉換器/LED驅動器提供恆定電壓。此元件整合了一個臨界導電模式(CrM) PFC控制器及一個半橋諧振控制器，並內置600 V驅動器，針對離線電源應用進行了最佳化，具備了所有實現高能效、小外形因數設計所需的特性。

在DC-DC級，可以選用的元件包括NCP1398、NCP1380、NCP1288和NCL30105等。除了這些元件，安森美半導體還在開發更多的新產器，滿足客戶的更寬廣應用需求。

智慧LED照明的優勢及發展預測
正在興起的LED智慧照明是LED一般照明市場的另一個重點，也是重要發展方向。所謂「智慧照明」，往往結合了智慧可調光LED驅動器、無線接收器、紅外線接收器、環境光感測器及被動紅外線佔用情況感測器等。

LED智慧照明將使LED更易於控制及調光。LED智慧照明電子電路中將增強多種新功能，如結合佔用情況感測器或環境光感測器來配合調光控制及省電等。例如，內置佔用情況感測器可用於檢測及確定照明區域是否有人，一般用於房間入口或出口，能夠進行安全地照明控制及省電。此類感測器大多數使用的是被動紅外線(Ir)感測器，其它的感測器選擇包括超音波及運動感測器等。

LED驅動器IC要配合LED「智慧」照明，其設計必須能夠輕易地配合類比及數位(即PWM)調光。例如，安森美半導體的NCL30082 LED控制器配合智慧調光介面，能以單個控制接腳進行類比調光、數位調光，或是同時進行類比與數位調光，提供0至100%的寬調光範圍。此元件易於連接類比感測器或微控制器(MCU)一般輸入/輸出埠(GPIO)，增強了設計靈活性。

在這些技術的配合下，智慧LED燈泡及LED模組即將出現。通過結合標準化的無線控制技術、乙太網及網際網路，人們有望使用智慧手機遠端控制LED燈泡。新的方案還能解決熱管理、光學及模組化/替代問題。預計商業/工業細分市場將帶領智慧照明方案的採用。

小結
在環保潮流及各種政策法規的推動下，LED照明正在迅速發展。要充分利用LED一般照明的高能效優勢，使用高能效的LED驅動器必不可少。本文介紹了一般照明LED驅動器面臨的挑戰，以及安森美半導體克服這些挑戰、應用於不同LED一般照明應用的LED驅動器方案。安森美半導體提供陣容廣博、相輔相成的方案，包括配合智慧調光的LED驅動器及相關感測器等，幫助推動及迎接LED智慧照明時代的來臨。

供稿：安森美半導體

- 新聞稿有效日期，至2013/06/13為止

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