本教程討論了發光二極管（LED）在通用照明應用中發揮的不斷擴大的作用。它將 LED 性能與其他照明技術進行了比較。它還分析了設計改造現有照明系統的LED燈的主要挑戰。

LED照明的作用不斷擴大

發光二極管（LED）是一項快速發展的技術，正變得適用于許多通用照明應用，通常稱為固態照明（SSL）。LED照明應用最相關的例子是商業、工業和住宅環境中的室內使用;戶外應用，如路燈和停車燈;以及建筑和裝飾照明，最初采用 LED，因為它們能夠發出整個光譜的顏色。

一段時間以來，LED一直是建筑照明的有效解決方案。如今，LED正在滲透主流通用照明市場，這要歸功于與其他照明技術相比，其性能更高：

它們比其他照明技術具有更長的使用壽命。LED可以工作50，000小時，而白熾燈為1，000至2，000小時，緊湊型熒光燈（CFL）約為5，000至10，000小時。這種顯著更長的使用壽命使LED成為許多商業和工業照明應用的理想選擇，在這些應用中，更換燈的勞動力成本很高。

它們的能效優于白熾燈和鹵素燈，通常相當于熒光燈。此外，LED的功效也在不斷提高;白光LED（WLED）的功效現在預計在未來三到四年內將提高約50%。

它們的外形小巧。LED 適合某些外形尺寸，如 MR16 和 GU10 燈，而 CFL 則不適合。

可以使用適當的驅動程序將它們調暗。當應用需要調光時，熒光燈會帶來技術限制。盡管傳統的LED設計也遇到了類似的問題，但Analog 的創新 LED 驅動器與可控硅和后沿調光器兼容。

它們可以提供聚焦光。與其他照明技術不同，LED更適合需要非常定向光的窄角反射燈等應用。

它們的功效在較低溫度下得到改善。熒光燈的功效在較低溫度下會降低。相比之下，LED非常適合冰箱照明等環境溫度較低的應用。

改變其發射光的顏色非常容易。這使得RGB LED成為建筑和氛圍照明等應用的理想選擇，在這些應用中，燈光的顏色必須實時變化。

總之，與白熾燈、鹵素燈和熒光燈相比，LED 具有許多優勢。因此，設計師繼續尋找LED照明的更多應用，但這種討論可能會消耗我們很長時間。本次審查將僅關注兩個但相當及時的應用：LED改裝燈和遙控LED照明。

LED 改裝燈用于替換同一插座中的白熾燈、鹵素燈或熒光燈。這些 LED 燈必須適合現有外形尺寸，并與現有基礎設施兼容。

用于遙控照明的 LED 在調光和改變燈光顏色方面具有更大的靈活性。LED燈本質上是數字系統，可以直接集成照明自動化的通信。使用無線或電力線通信 （PLC） 遙控器可降低功耗、降低運營和維護成本，并實現新的 LED 應用。

發光二極管改裝燈

許多人會爭辯說，LED改造燈市場是當今LED照明增長最快的應用。這種快速增長的原因其實很簡單：這些燈不需要新的電氣基礎設施（即電纜、變壓器、調光器和插座），這是 LED 技術的顯著優勢。

將LED燈安裝到現有的基礎設施中，主要在兩個方面給設計人員帶來挑戰：

外形規格。改裝燈必須適合先前光源的外形尺寸。

電氣兼容性。改造燈必須正常工作，并且在現有電氣基礎設施中沒有光閃爍。

我們將依次討論每個挑戰。

適合現有外形規格

現有的外形尺寸對改裝燈施加了物理限制（即驅動板必須足夠小）和熱限制。這些限制給替換燈的設計帶來了挑戰（例如，PAR、R 和 A 外形尺寸），對于 MR16 和 GU10 等較小外形尺寸來說，這些挑戰尤其難以克服。因此，Analog 為MR16840應用提供集成MOSFET （MAX16）的驅動器IC。

雖然尺寸對于改造很重要，但熱限制通常更為關鍵。LED 僅發出可見光;它們不像其他技術那樣以紅外波長照射能量。因此，雖然LED比白熾燈或鹵素燈更節能，但它們通過燈中的熱傳導散發更多的熱量。

散熱也是燈可以產生的光量的主要限制因素。如今的改造燈中的LED技術幾乎無法達到主流市場可接受的亮度水平。突破亮度極限，從而突破熱設計對于設計商業上成功的產品至關重要。

散熱的一個必然問題是驅動板的使用壽命。為了發出更多的光，燈必須在相當高的溫度（+80°C至+100°C）下工作。在這些溫度下，驅動板的使用壽命會限制整個燈的運行。電解電容器是最大的挑戰，因為它們是第一個在高溫下失效的組件。

Analog 的 120V AC/230V AC 和 12V AC 驅動器解決方案為客戶提供了不使用電解電容器的選項，前提是他們可以接受更高的 LED 紋波電流。如果客戶決定使用電解電容器，模擬驅動器解決方案具有容錯能力：電解電容器的劣化會導致LED紋波電流增加，但燈不會失效。

匹配電氣基礎設施

改造后的LED燈必須在包括切割角（三端雙向可控硅或后緣）調光器和電子變壓器在內的基礎設施中正常工作。

在 120V AC/230V AC 線路上工作時，燈之前可以配備一個三端雙向可控硅調光器。三端雙向可控硅調光器設計用于與白熾燈和鹵素燈配合使用，它們是完美的電阻負載。然而，對于LED改裝燈，LED驅動器通常是一個非常非線性的，而不是純粹的阻性負載;當交流輸入電壓處于正峰值和負峰值時，其輸入橋式整流器通常會產生短暫的高強度電流峰值。這種 LED 行為不允許三端雙向可控硅調光器正常工作，因為它既不提供所需的啟動電流，也不提供保持電流。結果，調光器在操作時無法正常啟動或關閉，并且LED燈閃爍。

對于12V AC輸入燈來說，電氣基礎設施甚至更加復雜，因為電子變壓器和后沿調光器可以連接到燈的輸入端。同樣，使用傳統橋式整流器和DC-DC轉換器拓撲的12V AC輸入燈驅動器由于與變壓器和調光器不兼容而閃爍。

Analog 的 120V AC/230V AC 和 12V AC 輸入燈的 LED 解決方案使用單級轉換。通過調整輸入電流，使燈光即使在調暗時也不會閃爍，這些解決方案與三端雙向可控硅和后沿調光器以及電子變壓器兼容。MR16 燈沒有其他解決方案提供此功能;很少有 PAR、R 和 A 燈的解決方案能提供這種解決方案。此外，這些解決方案提供優于0.9的功率因數校正，并且需要的外部元件數量非常有限。120V AC/230V AC輸入方案采用MAX16841，12V AC方案采用MAX16840。

MR16 和離線燈的框圖。

審核編輯：郭婷