LED-Licht bietet Umweltschutz mit zusätzlichen

Solid-State Lighting, und besonders hoher Helligkeit, LED, verändern wie wir sehen, die ganzen Welt, buchstäblich. (test) Die ökologischen Vorteile von LED-Leuchten sind wirklich zweifach. (test) Erstens ist die Technologie selbst ist ein hoch Energie effizienten Weg zur Erzeugung von Photonen, in Bezug auf die Betriebskosten gemessen an Wolfram Glühfaden, Glühlampen attraktiv macht oder sogar kompakte Leuchtstofflampen. Dies macht es allein geeigneter herkömmlichen Beleuchtungstechnologien durch Solid-State-Alternativen zu ersetzen, und es gibt eine breite Palette von Lösungen zu ermöglichen, die, wie unten erläutert. Zweitens schafft die Umstellung auf eine Technologie, die aus einer niedrigen Spannung DC-Netzteil, im Gegensatz zu einer hohen Spannung AC-Leitung, arbeitet weitere Möglichkeiten, die nicht nur in Bezug auf die zusätzliche Effizienzgewinne, sondern auch in der Weise, die Beleuchtung verwendet wird. Dies geht über einfache 'Decke'-Beleuchtung. Es stellt die Konzepte der Zonen, entwickelte oder Stimmungsbeleuchtung, und vernetzt, Beleuchtung, die schneller auf die Umwelt und der Insassen Bedürfnisse werden kann.

Die tatsächliche Wirksamkeit der LED-Beleuchtung ist gut zu sehen, und es gibt auch ein 'Gesetz', die prognostiziert, dass seine anhaltende Trend: Haltzs Recht. Es besagt, dass die Kosten pro Lumen-LED-Beleuchtung erzeugten, um den Faktor 10 zehn reduziert Jahren. Dies prognostiziert ganz ordentlich, dass die LED werden in der Lage, bis zu 200 lm/W bis zum Jahr 2020 zu erzeugen, und die Branche plant gut, dies zu erreichen. Es ist jedoch bemerkenswert, dass auch sehr heller LED nur noch rund um die Hälfte der Energie, die an die Diode Junction Photonen geliefert verwenden, und der Rest einfach erzeugt Wärme als Nebenprodukt, die anschließend abgeführt werden muss. Dies ist entscheidend, da die Sperrschichttemperatur rund 150° C nicht überschreiten, und dies ein wichtiger Bestandteil ist des Lichtsysteme, basierend auf LED-Technologie zu entwerfen.

Lassen Sie uns direkt zu sein

Im Gegensatz zu einer einfachen AC-betriebene Leuchte, der, wenn die von ein Wechselstrom vollständig schaltet und vollständig aus jedem Halbbrücken-Zyklus, eine LED-Licht am besten funktioniert, wenn er mit einem konstanten Strom eingespeist wird. Durch die Anpassung dieser Parameter ist es möglich, die Helligkeit und die Farbe des Lichts zu ändern, aber es erfordert eine präzise Steuerung, und ist in der Regel wesentlich anspruchsvoller als die herkömmliche Formen der Beleuchtung zu treiben.

Heute laufen die überwiegende Mehrheit der Lichtsysteme noch immer offline von einer AC-Netzteil im Gegensatz zu den niedrige Spannung, niedrigen DC-Stromquelle erforderlich durch eine LED. Dies bedeutet, dass um eine herkömmliche Glühbirne ersetzen, mit einer LED eine Form der Umwandlung wird. In den meisten LED-Lampen in einer herkömmlichen Leuchte verwendet werden sollen findet dieser Umwandlung in der Lampe. Dies hat eine Nachfrage nach kleinen, kostengünstigen Lösungen geschaffen, die alle Funktionen, um eine konstante Versorgung von DC zu einer LED oder eine Reihe von LED, zu liefern, während immer noch vernetzt, um eine AC-Netzteil zu integrieren.

Da die LED nur Verhalten bei weiteren Vorspannung, muss die Versorgungsspannung formschlüssig bleiben, und zwar es schwierig, einen Vollwellen-Brückengleichrichter, die in einem LED-Treiber zu integrieren, es ist möglich, die einen Shunt-Regler beinhalten. Dies ist der Fall mit der FL77944 LED AC-Direkttreiber von ON Semiconductor, ist ein Hochleistungs-LED-Treiber in der Lage, die Implementierung in einer Reihe von Möglichkeiten, einschließlich Analog oder Digital (PWM) und Phase schneiden dimmen.

Abbildung 1: Ein vereinfachtes Blockdiagramm des FL77944 Analog-/PWM/Phasenanschnitt dimmbar Hochleistungs-LED direkte AC-Treiber von ON Semiconductor.

Ein vereinfachtes Blockdiagramm der FL77944 ist in Abbildung 1 dargestellt. Es verfügt über vier Pins, die speziell für die LED-Ketten, jeweils mit seinen eigenen integrierten Konstantstrom Senke bis zu 150 mA.

Abbildung 2: Beispiel-Anwendung mit einem 12-W-120 V_AC LED Down-Licht, das mit dem FL77944.

Die FL77944 kann mit gerade einmal zwei externe Komponenten, die nicht mit dem Brückengleichrichter betrieben werden. Die Komponente muss nicht geschickt, die gleichgerichtete Versorgung zu regulieren. Abbildung 3 zeigt, dass während der gleichgerichteten Linie Spannung steigt, es die Vorwärtsspannung eine Reihe von LED, die mit den aktuellen senken-Pins verbunden erreicht.

Abbildung 3: Die FL77944 ist in der Lage, einen konstanten Strom von der geregelten AC-Netzteil für mehrere LED-Ketten, zur gleichen Zeit zu erzeugen.

Strom ist daher für jede LED-String in Sequenz gezogen, bis der Strom fließt durch alle LED-Ketten. Die Stromaufnahme durch jeder Kette wird stabilisierte; erhöhen oder verringern, je nachdem, welcher Kette zu einem bestimmten Zeitpunkt weiteren vorgespannt ist. Dies gewährleistet einen reibungslosen Betrieb und reduziert die Häufigkeit Oberschwingungen, was zu einer verbesserten Leistungsfaktor und geringere insgesamt EMI. ON Semiconductor behauptet, dass die FL77944 einen typischen Leistungsfaktor von 0,98 und eine insgesamt harmonische Verzerrung von weniger als 20 % erzielen können.

Dimmer-Eingang unterstützt Analog- oder PWM-Dimmung, über die der RMS-Strom durch die LED fließt linear mit der Spannung auf die DIMM-Eingang variieren. Die Komponente ist auch kompatibel mit den führenden und phasenabschnittdimmer TRIAC-Dimmen, in denen die AC-Wellenform während der Phase der führenden/ansteigende Flanke oder der abfallenden Flanke fallende Flanke des Half-Zyklus geschnitten wird. Dies ist ein von Natur aus AC-Form der Anpassung der Leistungs zu einer Belastung, nicht alle LED, Treiber sind in der Lage, den Betrieb aus einem TRIAC gedimmt Wechselstromversorgung, und im Gegensatz dazu nicht alle TRIAC-Dimmern funktionieren mit einem LED-Treiber, da sie nicht die gleiche Lastprofil als ein herkömmlicher Lig präsentieren HT-Leuchte.

Angeschlossene Beleuchtung

Während der führende und fallende Flanke Dimmen ist im Wesentlichen eine ältere Technologie und nicht unbedingt einfach zu automatisieren, PWM-Dimmung ist von Natur aus digitalen und -Steuerung durch rein elektronischen theoretisch leichter ist. Dies unterstützt die Verschiebung in Richtung vernetzt und intelligente Beleuchtungssysteme, die überwacht und aus der Ferne gesteuert werden können, die an das IoT.

Drahtlose Kommunikation ist ein wesentlicher Bestandteil der intelligente Beleuchtung und es ist nicht nur eine Kunden-Funktion, aber das ist eindeutig ein großer Vorteil gegenüber herkömmlichen Beleuchtungssystemen. Ein vernetzt System wird intelligenter, weil es, eine einzige Design für eine breite Palette von Installationsszenarien zugeschnitten werden erlaubt, ohne dass einen Ingenieur vor Ort zu bieten. Entfernen oder die Verringerung der Wartung ist ein Hauptvorteil für das IoT im Allgemeinen, und sie gilt für intelligente Beleuchtung, vor allem wegen der möglichen Unterschiede, die jedem Installation auftreten kann. Wird in der Lage ist, zu entwerfen, die für diese Variationen oder bieten sie mit OTA-Updates ist ein wesentlicher Bestandteil einer LED-orientierten Beleuchtungsumgebung.

Ein Beispiel, wie in der Praxis Dies ist, wird durch die ZigBee vernetzt Beleuchtungs-Kit von Silicon Labs, basiert auf seine EFR32MG Mighty Gecko Maschennetzwerk drahtlose SoC für ZigBee und Gewinde . Das Kit enthält konfigurierte 'aus der Box"zu funktionieren und ZigBee-Netzwerk teilnehmen bereit. Es erfordert ein ZigBee Home Automation 1.2 konformes Gateway zu präsentieren, wie zum Beispiel die virtueller USB-Gateway von Silicon Labs. Die Firmware basiert auf der Ember ZNet Pro-Stack, der registrierte Entwickler auf der Website von Silicon Labs zur Verfügung steht.

Sobald das Kit in einem Netzwerk verbunden ist, wird das Gateway drahtlosen Zugriff auf die Merkmale des Kits bieten. Dazu gehören die Einstellung der Intensität, Farbe und Farb-Temperatur der LED. Da dies ein Evaluierungskit ist, können auch weitere Funktionen, die an die Ingenieurskunst, und enthält einen PWM-Testpunkt, die verwendet werden, um eine externe LED-Treiber zu steuern.

Die Firmware enthält einen Konfiguration Clusterserver Plug-in-, der einige Änderungen während der Fertigung ohne die Notwendigkeit, Code zu kompilieren ermöglicht. Dies beinhaltet Anpassungen an die PWM-Frequenz, für einige LED-Treiber benötigt werden, oder Modifikation der Sendeleistung von der Komponente im Einklang mit den Einschränkungen. Die Möglichkeit, diese Merkmale zu verändern, ohne Änderungen der Firmware ermöglicht das gleiche binäre Bild in mehrere Varianten eingesetzt werden kann.

Befehle verwendet, um die Einstellungen vornehmen können von jeder Home Automation-1.2-konforme-Gateway ausgegeben werden, aber es gibt auch ein Befehl reserviert zur Vermeidung von etwaige Aktualisierungen akzeptiert wird, wird es erforderlich sein sollte. Die Befehle verwendet, um die Konfiguration des PWM-Ausgangs sind für den Einsatz in Verbindung mit einem bestimmten LED-Treiber Hersteller von Anforderungen vorgesehen.

Abbildung 4: Die EFR32MG von Silicon Labs hat für vernetzt LED-Beleuchtungsanwendungen entwickelt.

Der der Mighty Gecko ZigBee und Gewinde-Familie wurde speziell für diese Art von Anwendung entwickelt. Wie in Abbildung 4 zu sehen ist, sind die wichtigsten Funktionsblöcke des Bauteils, Cortex®-M4 und die Funk-Transceiver, aber es bietet auch eine Reihe von Peripheriekomponenten und Unterstützung für bis zu 31-Pins für die analog-Kanäle, die on-Chip-analog-Komparator weitergeleitet werden können , ADC und IDAC.

Der Transceiver bei 2,4 GHz betrieben werden soll, kann die Komponente eine Reihe von Protokollen wie Bluetooth Smart, Zigbee und Gewinde sowie proprietäre Protokolle unterstützen. Die EFR32MG zeichnet sich das von Silicon Labs periphere reflex System (PRS), das verschiedenen Peripheriekomponenten autonom betrieben werden durch das Senden und empfangen von Informationen zwischen ihnen anhand Trigger, ohne dass die Haupt-CPU aus dem Ruhemodus ermöglicht. Dies kann die Leistungsanforderungen des Systems sind, in batteriebetriebenen Anwendungen deutlich senken. Verbindung mit der energieeffizient Natur der LED-Beleuchtung, schafft diese Möglichkeiten für batteriebetriebene vernetzt Beleuchtung, die in Bereichen, in denen eine AC-Netzteil ist nicht verfügbar, wie z. B. ländlichen Gebieten, befinden. Es kann auch zur Begrenzung von wireless-Kommunikation in den Bereichen, in denen konstanter RF-Verkehr unerwünschte' darstellen können, verwendet werden.

Alle Anforderungen

Die EFR32MG wurde für das Herz des eine Lösung für intelligente Beleuchtung, so dass die LED-Leuchten zu adressiert werden, und ferngesteuert über ein Gateway. Dies bedeutet, dass nicht nur das Licht durch den Wohnbereich Eigentümer oder Geschäftsführer drahtlos und gleichzeitig auf die Anforderungen der gesteuert werden können, sondern Steuerung kann gewährt zu einem anderen Serviceanbieter, die Schaffung eines zentralen Steuerung Centers befindet sich an einer beliebigen Stelle auf der Welt Umgang mit einer Reihe von Gebäuden, die in eine völlig andere Zeit Zone, Land oder Kontinent werden können.

Die Auswirkungen sind daher, dass jede Größe Licht vernetzt und zentral gesteuert werden kann. Dies schafft Nachfrage für eine breite Palette von LED-Treiber, nicht, die alle, die zur Ansteuerung von Hochleistungs-LED in der Lage sein müssen. Ein relevanten Beispiel wäre die AL5802 von von Diodes Incorporated. Diese Komponente wurde speziell für die Ansteuerung von low-Hochstrom-LED bei einem Strom von 20 mA und 100 mA mit einem Minimum an externen Komponenten wie möglich. Abbildung 5 zeigt ein Beispiel für typische Anwendung.

Abbildung 5: Eine typische Anwendungsbeispiel für die AL5802 30 V einstellbar von senken linear LED-Treiber von Diodes Incorporated.

Der Transistor, Q1, wird verwendet, um zu messen, der Strom durch die LED-Last von der Spannung über den Widerstand zu messen. Die Basis-Emitter-Spannung von Q1 wird dann verwendet, um die Basis Strom Q2 zu steuern. Im linear-Modus betrieben werden, regelt Q2 mit der Strom durch die Funktion der LED(s) erfordern. Mehrere Geräte können parallel verwendet werden, höhere LED-Strom zu erzielen, wenn erforderlich (Abbildung 6) und der AL5802 unterstützt auch PWM basierte Dimmen (Abbildung 7).

Abbildung 6: Die AL5802 können parallel verwendet werden, um Strom zu erhöhen.

Abbildung 7: Die AL5802 unterstützt PWM-Dimmung.

Lösung auf Systemebene

LED-Beleuchtung wird voraussichtlich weiter zu verdrängen herkömmliche Beleuchtung mindestens bis zum Jahr 2022, an welchem Punkt den Begriff "herkömmlichen" kann auch verwendet werden, um auf LED-Beleuchtung, anstatt die etablierten Technologien verweisen. Viele Halbleiterhersteller reagieren auf diese Nachfrage durch die Entwicklung einer Reihe von Produkten, die der Kategorie-Treiber in der Regel abgedeckt. Wie AC-Netzteile sind nach und nach schloss sich und potenziell von Steckdosen und Verdrahtung Netzwerke mit niedriger Spannung DC ersetzt, die Produkt-Mix könnte sich ändern, aber die Nachfrage nach ist unwahrscheinlich, zerstreuen.

Solid-State-Natur bietet viel mehr Potenzial als herkömmliche Beleuchtung, auch die Möglichkeit, die Intelligenz neben den Emitter auf einem einzigen Substrat oder multichip-Modul zu integrieren. Während die Paradigmenwechsel noch einige Zeit aus sein kann, wird die kontinuierliche Investitionen in der zugrunde liegenden Technologie aufrecht erhalten Preiserosion und Lichtausbeute treiben weiterhin. Diese Trends weisen eine sehr helle Zukunft für LED-Beleuchtung.

Abbildung 8 zeigt, Zusammenführung aller dieser Technologien bereits erreicht werden kann, mit sehr wenigen Komponenten und schafft das Potenzial für die Nachrüstung von LED problemlos in bestehende Designs Beleuchtungssystem eines vernetzt schnell zu erstellen, die gesteuert werden können lokal oder ferngesteuert.

Abbildung 8: Ein vernetzt Beleuchtung-Anwendung, die mit der EFR32MG von Silicon Labs.

Angeschlossene Beleuchtung im öffentlichen Raum bringt auch mehr Potenzial, und es gibt bereits Beispiele für intelligente Städte mit vernetzt LED-Straßenbeleuchtung um zu handeln, wie Bluetooth-Beacons an, die zu jeder ausgestrahlt, die Verbraucher bietet, die auf die jeweilige Anwendung in der Nähe ein das Smartphone. Während das nicht alle ansprechen kann, kann das gleiche Prinzip verwendet werden, um insgesamt drahtlose Abdeckung in der Fabrik auf broadcast-wichtige Service-Nachrichten, z. B. bereitzustellen.

Zusammenfassung

Sobald die Verbindung Anfangswert in jeder Anwendung herstellt, ist es relativ einfach aufbauen. Im Internet-Bedingungen sind diese 'über die Oberseite' Dienstleistungen bezeichnet, und es ist vollständig, die Beleuchtung des intelligenten passieren zu erwarten.