智能绿色LED照明技术与应用[2]

　　3 微电子芯片支撑技术

　　智能照明的实现需要微电子芯片技术,下面介绍几类在智能照明中得到广泛应用的微电子芯片。

　　3.1 微控制器

　　微控制器已被广泛应用以执行多种智能LED驱动功能。通过尽量降低外围器件数量和成本，或提供低成本单芯片方案，是智能绿色LED照明MCU研发的重点内容。

　　笔者目前正在研究一款低功耗、16位RISC的微控制器，包含有一个模拟比较器和直接驱动一个LED的大电流I/O引脚。该微控制器不仅适用于电池供电设备、系统监控以及白色家电等注重成本的应用。还适用于那些要求高性能和低功耗的应用。

　　3.2 传感器接口芯片

　　相对于传统白炽灯与气体放电光源，LED容易控制，非常适合与各类传感器结合，实现智能控制，如使用传感器来决定何时灯光应该打开、关掉或根据环境情况调整为合适的光亮。图5所示是传感器在智能绿色LED照明中应用图，超声波、红外线、声敏、微波传感器接人外部信息，再传给微处理器。传感器在LED的应用中要解决的关键技术有：　

　　(1)低功耗/微功耗的待机电源;

　　(2)有效的干扰滤波算法和智能化控制;

　　(3)微功耗传感器模块、微处理器、网络通信模块。

　　以上都需要新型低功耗Ic的支持，是芯片研究的主要内容之一。

　　良好的传感器接口芯片可以大大简化传感器系统的设计，使传感器能直接接收输人信号并执行激励、补偿、限幅和线性化工作，并以工程单位(标准波特率)通过一对串行口输出数据。由于绝大多数传感器产生的是低电平微弱信号，因此它们对来自周围环境中的干扰非常敏感，而且常常是非线性的，这就要求传感器接口芯片首先对信号进行预处理(放大、滤波、线性化)。传感器接口芯片主要由A/D转换、多工器(MUX)、可编程增益放大器(PGA)、电压基准(REFERENCE)、激励源(EXCITATIONS)、嵌入式微处理器(MICROPROCESSOR)、存储器(RAM、E2PROM)等单元组成。

　　3.3 无线收发芯片

　　在现在LED显示屏中，可以加入无线控制技术，通过用户远程输人信息，再通过无线发射系统发送信号，在LED显示屏终端接收发送过来的信号，再将信息显示在LED显示屏上，在这一系列控制中，关键是要开发无线收发芯片，为LED显示屏在无线控制上提供可靠的技术保障。目前在LED路灯照明中.已将ZigBee无线技术运用于其中，结合嵌入式系统，针对城市路灯控制系统现状和节能及精确控制的实际需求，提出的无线组网、单点控制解决方案。具备低功耗、远距离、无线灵活组网、抗干扰、灯具故障自检等优点，可为广大路灯控制设备厂商提供定制的无线配套产品。

　　3.4 LED驱动芯片

　　LED照明是一个系统级的工程，包括LED灯珠、LED驱动电源、LED照明灯具等组成部分。LED驱动IC是LED驱动电源的核心，是实现LED照明必不可少的一部分。目前出台的一些标准对于LED路灯电源功率因数和转换效率有更高的要求。主要包括：在更宽的输人电压范围内能够提供稳定的输出电压，在全负载范围内能高效率工作，以及体积更小，功率密度更高等。

　　同时，LED照明驱动电路要求应用线路简约也急需要新的拓扑结构的LED恒流驱动芯片.例如更加适合原边控制技术、源极驱动技术的芯片。另外，在以往的LED驱动电路中存在电解电容器寿命和驱动电路元器件多等问题，电解电容器的存在影响了整个系统的整体寿命，元器件多使电路的成本增长。Hv LED可以很好的解决上述问题，同时它具有导通电流小、工作电压高、容易散热和易于市电驱动等优点。HV LED正在成为与LV LED并驾齐驱进入室内照明海量市场有竞争力的新宠。研发专门针对Hv LED的驱动芯片非常必要，有一款正在开发针对HV LED的恒流驱动芯片，可以根据输入电压的不同让不同个数的LED分段点亮，使整个系统具有很好的功率因数，很好的效率和光效。整个应用电路简洁无需电解电容器和电感器嘲。

　　4 结束语

　　随着未来几年LED照明的增长与普及,LED的高效率将会降低整个地球的能源消耗和照明成本,LED也开启了许多新的照明发展机遇。这些是普通灯具所不可能实现的，它将充分结合智能微控制器、传感器来确保我们“聪明”地使用能源，充分体现“绿色环保”的好处。

　　智能绿色LED照明的关键技术之一是集成电路芯片设计技术的不断创新和发展。北京大学上海微电子研究院在智能绿色LED照明领域进行了深入研究，针对不同的应用场合研发了一系列专用集成电路和系统方案，涵盖LED景观/灯饰照明、室内中小功率LED照明、户外大功率LED照明、智能化控制网络软件与硬件研发等多个方面，争取为智能绿色LED技术发展做出应有的贡献。

编辑：Cedar