能量效率更高、功能更強的新型LED固態發光（SSL）產品的發展很快，被認為是照明市場上的主要革命性進步。在許多垂直應用中，如信號燈、汽車、LCD TV背光，LED已經毫無爭議地成為傳統光源的替代

　　能量效率更高、功能更強的新型LED固態發光（SSL）產品的發展很快，被認為是照明市場上的主要革命性進步。在許多垂直應用中，如信號燈、汽車、LCD TV背光，LED已經毫無爭議地成為傳統光源的替代產品。但對于范圍更廣的通用照明，LED還沒有被廣泛接受。固態發光產品的成本和效率無疑將繼續快速改進，力爭被市場接受。

　　通用照明中的固態發光產品

　　阻礙LED向通用照明轉移的原因一是傳統市場的容量太大，二是市場的慣性所致。要滿足后者的兼容性恐怕是最大的挑戰。熱管理、電壓轉換和色彩管理是需要解決的基本問題。隨著越來越多的業內人士開始認識到這些問題，需要采用智能的數字控制方法來經濟有效地解決各種各樣的挑戰，然后才能享受新技術所帶來的好處。

　　LED照明節能明顯

　　如果在建筑物上采用LED照明，可以節約48%的照明用電。一盞白熾燈的發光效率一般是10～15lm/W，熒光燈的效率可達70～100lm/W，氙氣燈的效率為80～120lm/W，目前的商用LED的效率為80lm/W，有些實驗產品已經達到了131lm/W，而LED的最大理論光效是200lm/W。

　　白色并不是色彩

　　LED的最大問題是發光的頻帶很窄，這樣光的顏色很單一，可以達到高效率，并且不會發熱。如果光的顏色正是我們所要的當然最好了，但在一般的照明中，我們需要的都是白光。換句話說，我們需要的是按照一定比例混合起來的多種顏色，來模仿經過地球大氣過濾后的陽光的頻譜。

　　可以通過在LED的藍色或紫外光源上涂上一層含磷材料，來獲得白光。所有的LED廠商都在對含磷材料的成份、厚度、位置進行廣泛的研究。

　　LED廠商們接連不斷地公布新的研究成果，稱新器件的效率比以往任何產品的效率都高。此外，光源的質量也在不斷提高。我們眼睛所看到的光的質量可以用相關色彩溫度（CCT）來衡量，這是與所感覺到的燈的顏色最匹配的黑體的溫度。

　　恰當地混合各種顏色

　　獲得白光LED的另一種方法是按照正確的比例將紅、綠、藍（RGB）三種顏色混合起來，不但能獲得白光，而且還能獲得所需的色溫。圖1是這種方法的應用電路，用1個8引腳的8位MCU來控制三色RGB LED。只需簡單的算法，就可以對3個發光管的相對光強進行控制，可以達到6位的分辨率（64個光強等級），對控制顏色輸出和相關顏色溫度來說是足夠的了。

　　該電路采用了PIC12HV615閃存MCU、分壓電阻、復位電路、A/D轉換器，振蕩器提供8MHz的時鐘，構成了一個簡單的單芯片解決方案。在生產時，還可以利用這種閃存器件的在電路可編程特性進行顏色校準。

　　LED的壽命

　　圖1所示的電路適用于很多應用，但有一個很重要的缺點是效率低。這是一個線性解決方案，電能都消耗在鎮流器電阻上了。此外，在整個產品生命周期內還可能出現更多的問題。

圖1   可進行顏色校準的白光LED系統

　　LED的一個主要優點是極長的使用壽命，這也帶來一個嚴重的問題，即偏色。LED可以使用50 000小時以上，其發光強度會從標稱值逐步下降到70%左右（白熾燈在使用大約1 500小時以后會突然失效）。　　

　　遺憾的是，在這50 000小時內，一個白光LED的相關色彩溫度（CCT）將會發生變化，當熒光粉老化的時候，CCT會向更高的溫度漂移，即向藍色漂移。當三種顏色的發光體按照不同的曲線老化時，RGB的LED也會出現類似的問題。

　　通過使用微控制器，加上預測算法或閉環控制系統，將會開發出幾種技術來補償由于器件老化所帶來的影響。有些生長商已經生產出了彩色光敏元件，再配合簡單的PID算法就可以一次性地徹底解決色彩漂移問題，當然采用這種元件會增加一些成本。

　　由于色彩漂移的過程非常緩慢，就不需要很高的計算性能，甚至低成本的8位MCU就能滿足要求。

　　LED并不是冷的

　　LED通用照明中的另一個很大的挑戰是熱量控制問題。正如前文所述，高功率的LED在很窄的一個頻帶內向外產生電磁輻射時不會浪費能量，但仍然會產生熱量，熱量會通過傳導而不是輻射的方式散發出來，這一點類似于白熾燈。

　　LED的發熱問題給設計通用照明系統提出了很大的限制。為一個給定功率的白熾燈設計的照明系統很難適應同樣功率的LED，因為熱傳導的路徑是非常有限的。

　　功率轉換和控制

 　　當整個LED產業界都把關注的重點放在如何實現最大的LED發光效率時，驅動/控制電路的效率問題也必須受到同樣的重視。LED是低電壓器件（Vf為3～4V），工作電壓與市電完全不匹配，為實現最高的效率和保持持續的光輸出，LED需要精確的電流控制和開關模式的功率轉換。

 　　為解決這個問題，必須采用一些恒流驅動技術。不但需要隔離、功率因數校正，在有些情況下還需要進行兩級處理。輸入電壓先被降低到一個中間電壓，并采用功率因數校正和高電壓隔離，第二級解決LED對電流和熱控制的需求。

 　　圖2是采用了升壓轉換器（MCP1630）的恒流配置方案，由8位MCU提供靈活的時鐘信號，電流設定點可由編程設定，以適應不同的LED模塊、調光功能，并利用外置的傳感器提供閉環的溫度控制。
 圖2 采用MCU和恒流驅動器的智能LED解決方案。

圖2   采用MCU和恒流驅動器的智能LED解決方案

 　　基于MCU的解決方案具有極大的靈活性。當LED的溫度接近臨界門限時，向LED輸出的功率會逐步減小，而不是突然關閉系統或簡單地發出警報。尤其是在LED是分別由不同公司設計，并且無法保證正確的熱設計的情況下，這種功能尤為關鍵。　
　
　　智能的驅動設計也意味著MCU的內置串行外設可以支持簡單的通信協議，例如DMX-512或DALI。在進行更高級的系統集成時，還會需要以太網或ZigBee連接，從而設計出全新的能源管理系統。