摘要：  LED路灯目前还没有正规的标准规范，色温、显色性和眩光等几个主要参数尚未确定，LED路灯还无法全面推广。加上LED路灯的价格过高也给LED路灯的推广带来很大困难。另外，要体现出LED路灯节能和长寿命的特点，选择好驱动IC至关重要。本专题将与您共同分享LED路灯的发展现状与趋势以及对驱动IC的技术要求。

关键字：  LED，  驱动IC，  智能控制，  低功耗，  调光

道路照明与人们生产生活密切相关，随着我国城市化进程的加快，有着定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等优势的LED 路灯逐渐走入人们的视野、成为目前世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光源。加上“十城万盏”和国家大力鼓励新能源开发、节能产品应用政策的推波助澜，这几年来照明行业言节能必谈LED，一股LED热席卷全国。

2011年LED路灯市场分析报告预测显示，2011年中国LED路灯市场将增长100%达到230万盏以上的规模。LED路灯是半导体照明最终进入千家万户的功能性照明的第一步，用LED路灯代替传统路灯，一盏每年可节电1000度。我国用于城市道路照明的路灯存量2850万只，年增量150-200万只，每盏LED路灯价格3500-5000元，需要100-200只功率型白光LED，市场潜力巨大。

但是，LED路灯目前还没有正规的标准规范，色温、显色性和眩光等几个主要参数尚未确定，LED路灯还无法全面推广。加上LED路灯的价格过高也给LED路灯的推广带来很大困难。

另外，要体现出LED路灯节能和长寿命的特点，选择好驱动IC至关重要。本专题将与您共同分享LED路灯的发展现状与趋势以及对驱动IC的技术要求。

智能控制是必然趋势

虽然，目前LED路灯标准尚未完备，产品规格也因各地而不同，但已有越来越多家LED路灯厂商将智能控制纳入其LED路灯功能之，而这项技术还本身还存在一定的技术难点。

针对这一问题，晶门科技高级市场推广经理陈伟志表示：“要发挥LED路灯最大的优势，智能控制的功能是不可缺少的，这亦是市场的趋势。但这项技术包含不同的难点，包括智能控制现在没有通用的标准，例如控制的媒体可以是有线或无线，有线媒体的协议又可以分模拟或数字，无线媒体的协议又可以分包括WiFi丶ZigBee等等。因此，厂商必须要对每一标准作技术评估和侧试，导致他们缺乏精力去放在其他如光学、散热等问题上。”

他接着介绍说，晶门科技针对这一趋势提供一个在质量上有保证，在架构上有弹性和高兼容性的电源平台方案，这可缩短厂商开发的时间和生产成本。

爱特梅尔公司智能电力产品部高级营销经理Miguel Mendoza补充道，LED路灯制造商已经在其系统中增添了数项智能控制功能，这些功能包括基于环境光线的LED功率控制、连接性，以及色温控制和白光色温控制等，而最后两个重要参数是LED照明产品制造商认为最难处理的。早期采用LED技术的厂商发现，使用简单的AC/DC电源来驱动一个长LED串是可行的，只是这方法没有冗余或连接性，而且LED灯的色温在产品寿命周期内是不一致的。现在，LED路灯制造商已经开始转向一种出色的LED驱动器架构，这种架构可以实现智能控制以保持色温一致性，并且能够管理产品的温度和使用寿命期间功率，此外，数家制造商还提供了有线或无线连接性。

爱特梅尔公司智能电力产品部高级营销经理Miguel Mendoza

不过对于智能控制的重要性，Iwatt IC和系统技术总监郑俊杰有不同的看法：“iwatt是一个数字电源控制的公司，我们本身就是做智能控制的。我们的LED驱动基本上全是数字的。智能控制这一块从技术本身来讲，不是太大的技术难点。真正的难点在于标准，现在还没有一个统一的制作标准，这样就增加了很多不确定因素。”

Iwatt IC和系统技术总监郑俊杰

差异化设计至关重要

功率消耗低、使用寿命长、绿色环保是LED路灯最大的优势。为了充分发挥LED路灯的最大优势，每个公司都有自己的独门妙计。

Miguel Mendoza介绍说，爱特梅尔为LED照明应用提供了两个最重要的模块，即LED驱动器和多种微控制器产品。爱特梅尔的优势在于能够将两种产品结合起来，尤其是在功耗和LED寿命方面提供无限的自由度。LED驱动器由数个恒流汇点构成，可以使用单一IC来驱动多达16个LED串，而较大的LED阵列则可以使用多个驱动器IC。这项技术减小了LED的变化，并可在LED上实现最大额定电流。

此外，他表示“爱特梅尔LED驱动器具有可编程寄存器，可让微控制器来控制LED电流、LED串相位调整、LED串启用，内部PWM引擎，以及通过I2C或SPI接口来检测开路和短路等故障的监控器。爱特梅尔的微控制器能够通过DALI堆栈实现有线控制，或实现完整的Zigbee堆栈，可以用于路灯照明。”

“美国国家产品具备各种优势。比方说，使用方便，操作简单，容易处理EMI，效率非常高，不同种类的参考设计可以满足不同市场需要。” 美国国家半导体亚太区资深市场工程师陈广基说道。

美国国家半导体亚太区资深市场工程师陈广基

接着他介绍了公司的几款产品，“LM3464，这是一款4通道LED驱动器。它采用专利技术的动态余量控制，可以提供高达98%的效率。此外，它是一个线性电路，所以您不必担心EMI达标的问题，即使LED导线较长。还有一些增值功能，如热折返、故障指示和过温指示，这些可以为控制系统提供一个信号。还有其他新产品，如LM3466使用起来非常简单。您只要买一个现成电源，并直接连接到LM3466 LED串就可以了。LM3466会自动帮您均匀分布电流。即使只有一个LED串开路，LM3466都可以自动将开路LED串的电流重新分配到其他串，保持整体光输出量。這個對於路灯应用非常重要，因为稳定的道路照明有助维持交通安全。”

晶门科技也有自己的解决方案，陈伟志介绍道：“本公司的电源设计全是针对LED恒流供电的特性而开发，并且提供了一个高效率、高功率因数的方案。我们最新推出的离线LED恒流驱动器芯片，内嵌有源功率因数校正功能，功率因数可以高达0.98。有源功率因数校正省去输入整流桥後的一个大电解电容或钽电容滤波电容器，这不仅有助于提高系统的寿命，同时也降低了元件数量，从而降低了生产成本。同时，该产品的系统功率可以提高到92%。

照明效果、散热效果和驱动性能面临挑战

现在，LED路灯的发展还处在试验和探索阶段，在照明效果、散热效果和驱动性能上还面临着挑战。这对于行业企业来说，是个不可回避的话题。

“安森美半导体提供不同的高能效LED驱动器方案”，安森美半导体电源及便携产品全球销售及营销高级总监郑兆雄表示：“如针对模块化/分布式方案的CAT4201 LED驱动器、针对整体式/单段式方案的NCL30001功率因数校正TRIAC可调光驱动器，以及针对要求超高能效的NCP1607 PFC控制器+NCP1397 LLC半桥谐振控制器等。采用安森美半导体的这些高能效LED驱动器方案，能够减少LED路灯内部发热，再辅以对驱动器与LED热源进行热隔离等设计技巧，则增强散热效果及提升系统可靠性，延长使用寿命。”

安森美半导体电源及便携产品全球销售及营销高级总监郑兆雄

针对LED驱动器的选择，美国国家半导体的公司网站上有一个非常有用的工具，陈广基介绍道：“它叫做WEBENCH® LED Designer和WEBENCH® LED Architect。每个人，无论是初学者还是经验丰富的设计师都可以使用这个工具实现其LED路灯设计。您可以选择最适合的LED驱动器、不同品牌的LED，还可以获得不同尺寸的散热器。您只需输入您想要的输出流明，软件就可以帮助您优化您的设计。我们也为客户提供印刷电路板定制服务。我们在美国和香港有经验丰富的LED照明团队，专门针对LED照明为客户提供即时支持。”

对于这一不可回避的话题，国际整流器公司 (IR) LED业务部经理Peter B. Green给出的回答是：“我们的产品设计用于驱动LED，以便将光输出和使用寿命最大化。热耗散和照明效果与LED器件设计和涉及散热及光学问题的灯具设计有关。通过将驱动器本身的热耗散最小化和为LED提供调节DC电流与可接受的纹波水平来避免增加其它压力，LED驱动器可以帮助实现设计优化。”

国际整流器公司 (IR) LED业务部经理Peter B. Green

而Miguel Mendoza则介绍了爱特梅尔的效率优化器算法。“爱特梅尔LED驱动器提供了效率优化器算法，可以把LED电压设置到最低，以便在多LED串应用中保持对所有LED串的调节。LED驱动器在LED串电压和LED电流方面具有很大的可调节性，为LED路灯设计团队提供了极大的灵活性。效率优化器能够以单一连接直接控制一个输入AC/DC电源。爱特梅尔微控制器架构可以通过网络功能和传感器输入来快速实现LED控制。”

集成化、低功耗将主导LED驱动器技术发展

爱特梅尔公司Miguel Mendoza表示：“在我看来，未来LED驱动器将变得比较多样化，并根据特定的终端应用而设计。整合在同一封装的微控制器和LED驱动器不久将面市，其运作类似一个系统基础芯片。在此之前，普通解决方案将为LED照明产品制造商提供灵活性，以改变其设计来满足客户的需求。客户选择爱特梅尔，便可以获得现今和未来的LED驱动器设计架构。”

郑兆雄则有不同看法，“今后的LED驱动器会继续提升能效、减小功率耗散，提升系统的可靠性。此外，LED驱动器须能配合LED路灯联网趋势，如配合采用PLC技术来提供联网的LED路灯，在省电之余还提升安全性，便于监控及维护。”

对于减少功率消耗方面，陈伟志持同意态度：“市场对于LED路灯在功率消耗、使用寿命的需求越来越高，所以未来驱动IC必定是针对这些方面而改进。电源的寿命取决于驱动IC本身和其他被动元件如电解电容等等。高整合化，如有源功率因数校正和无电解电容方案等，会是其中新的技术要求，当然高效率、高功率因数和有效成本仍是不可或缺的要求。”

“我想未来的驱动IC将是可编程的。”陈广基解释道，“这意味着，数字和模拟功能将嵌入到一个IC封装当中。因此，我们可以为不同种类的灯光组合编写程序。IC也将嵌入一些通信功能。控制系统可以读取通信协议，以了解照照明灯具所处的状态。例如功耗、任何照明设备故障、区域调光控制和预测灯具续航时间等。”

Peter B. Green也表示：“将来可能会朝着提高ASIC内模拟和数字功能集成水平的方向发展，这样就能够提供LED街灯所需的全部功能，同时削减成本和简化系统设计。可以利用目前微控制器和FPGA开发所用的电路编程与调试接口以及软件工具对IC进行配置和编程。”

LED路灯前景广阔

到2012年，“十城万盏”的21个试点城市将开始大规模安装LED路灯，加上其他二线城市积极跟进，全国LED路灯总装灯量将达到150万盏。这意味着中国约70个一、二线城市的LED路灯市场规模将达到150亿元。

Miguel Mendoza表示：“今天，LED路灯照明正在利用LED技术所提供的低功耗和照明控制以取得优势。在未来，LED路灯将利用自然光控制这一优势，例如，当环境光线低于某一阈值时，路灯便会开启，并随着白天光线的减弱而增加路灯亮度。在白天，路灯将使用光伏电池，以便为电网提供电能或为自己的电源充电。而使用故障管理功能则可在每个路灯烧坏之前安排维修，从而节省市政开支。在郊区，邻近传感器可以根据是否有运动来增加或减小亮度，从而降低功耗。所有这些工作需要一个微控制器和LED驱动器，而爱特梅尔公司可以为客户提供这两方面的产品。”

陈伟志则认为：“LED路灯照明技术无论在LED光效丶散热技术和电源性能方面还有很多可以改善的空间，亦是本公司的研发重点。LED光效方面，200lm/W或以上的LED已经越来越成熟，相信很快导入路灯量产的阶段。散热方面，有崭新的技术，例如纳米技术，亦已开始进入生产阶段。最后，在电源方面，本公司会继续投放更多资源，把更多IP放到电源设计和智能控制上，为客户提供更多更好的方案。”

“LED路灯无疑将会不断的发展，目前电源的可靠性应该排在第一位。”晶丰明源工程师张义接着说道：“对于驱动芯片，更加集成、智能的IC将会为LED路灯做出相应贡献。目前我们公司主要的精力还是放在室内照明和商业照明上，像LED球泡灯、日光灯等，我们更关心如何去优化我们的IC设计，使LED电源更好的做到恒流、高效、可靠。”

晶丰明源工程师张义

郑兆雄也发表了自己的看法：“LED路灯技术未来将驱动更高能效、更高可靠性及更高智能程度。安森美半导体身为应用于高能效电子产品的首要高性能硅方案供应商，将致力于提供应用于LED路灯的完备方案，包括驱动电源、通信、光传感器、MOSFET、整流器、保护、滤波器及热管理产品等。”

LED照明调光方案

众所周知，LED路灯具有节能和长寿命的特点，而要体现出这两个特点，要求驱动IC必须具有的一个关键性能特色，亦即对LED充分调光。

爱特梅尔公司

LED驱动器中的效率优化器是动态的，因而它总能够校准LED电压以维持最高的效率。这项功能是重要的，因为LED电压在调光时随LED冷却而上升，而在LED以全亮度工作时则减小，原因在于LED正向电压会随着LED变热而下降。爱持梅尔的器件如MSL2160/61具有12位PWM调光功能和8位峰值电流控制功能。每个LED串能够单独进行控制。以下是爱特梅尔LED驱动器调光引擎的框图，LED调光信号能够异相运行以减小EMI。

晶门科技

晶门科技多款LED电源已拥有不同方式的调光技术，包括模拟调光、PWM调光、可控硅调光和无线智能调光等等。这些电源都是有利用本公司的IP开发出来，配合客户不同的需求和兼容性。除此以外，本公司在高整合化，有源功率因数校正、无电解电容方案、多元保护等等都有很强的优势。

安森美

安森美半导体开发了一款功率达90 W、电流0.7 A至1.5 A、电压低于60 V的单段式高功率因数LED驱动器演示板。该演示板采用了NCL30001 LED驱动器及带脉宽调制(PWM)调光功能的NCS1002次级端恒压恒流(CVCC)控制器，适合LED路灯等区域照明应用。

图：基于NCL30001 LED驱动器和NCS1002控制器的90 W LED驱动器演示板电路。

这演示板上包含可连接至可选电路的6引脚接口，用于智能调光应用，其中既可用于模拟调光，也可用于包含两个电流电平的双电平数字调光(如未检测到人车活动时使LED提供20%至40%的光等级，而在检测到活动时提供100%的LED光输出，因而节省电能)。

国际整流器公司 (IR)

IR提供LED驱动器控制IC和应用支持，包括用于说明如何设计调节恒流稳压器以驱动LED负载的演示板。此外，IR控制器还整合了PWM或线性调光功能，从而能够准确调节光量(从最高输出到超低光级)。某些系统内可能会存在着闪烁和不稳定性问题，而IR控制器设计用于避免这些不良影响。

美国国家半导体

美国国家半导体有不同类型的LED驱动器，可以提供PWM、模拟和TRIAC调光。除调光功能，我们的IC还具有简单易用的特点。由于许多LED照明设计师在开发过程中面临着EMI问题，因此美国国家半导体公司提供的新型IC为工程师消除了EMI调试的麻烦。此外，高于98%的高效率也是我们的卖点。