优化LED照明应用设计

    LED照明正在成为业界的首选技术，尤其适用于环境条件恶劣的场 合。LED解决方案具有稳健性，并且从不会完全失效。然而，其光强度确实会随时间而减弱。在测量LED光输出并调整电源以便在灯泡的整个寿命期间保持恒定 光输出的场合，采用自动减低亮度的方法是非常有益的。这样可以大大延长灯泡的使用寿命，并在灯泡制造状况变更下保持稳定的亮度。本文给出了用于街道、办公 室和工厂照明，使用各种传感器技术工作的电路示例。

　　系统级生态设计（ecodesign）的新途径

　　就生态设计而言，对于给定的应用，延长使用寿命永远是人们所希望的，因为它与生态影响（ecological）直接相关。这不像说起来那么容易，因为创新 永不停止。需要考虑新的标准和新的应用可能，并且需要实现新功能。重要的是不要仅仅执行最低标准，还要构建抢得先机具有许多新功能的“更好的”产品，并且 获得一定的灵活性。“火星漫游车”就是一个很好的例子，大量的技术支持帮助实施了这项计划，并且发射时间较原定计划大大提前。

　　重要的是不仅具备灵活性，而且LED的使用寿命也要具备维持如此长时间的工作潜力。在此，需要考虑三类影响：快速变化的影响（例如开机电流）、缓慢变化的影响（例如参数漂移）以及外部影响。

　　对于所有应用而言，开机电流是一种重要的应力。电源中存在着可能造成这种应力的大总线电容。此外，上电时的不明确状态可能给应用带来应力。为了避免这些状 况，应该在整个设计阶段使用失效模式与影响分析（FMEA）对电路性能进行仔细的分析。在完成的应用中，重要的是检验开机和关机过程中的电流和温度。在设 计阶段，它们可能未被认知，而在后期造成现场故障。

　　此图显示了由开机电流引起的某电源输入桥式整流器的温度变化，这时其它元件处于比较冷状态，整流器的温度升高了很多，可能影响其使用寿命。

　　许多二、三十年前开发的应用拥有能避免漂移所引发故障的电路技术。由于那时使用的许多元件具有较大的公差水平和更大的漂移，所以开发了对元件特性依赖较少 的电路。为了延长一项应用产品的使用寿命，许多这类技术不在如今的生态设计的考虑之列。这就增加了电路设计的复杂性，使得元件数目增加。电子线路的生态影 响通常低于工作能耗所引起的影响，所延长的使用寿命可以弥补增加的复杂性。

　　功率电子是所有应用和产品的一个重要部分，也更在生态设计的考虑之中，因为子系统通过效率等特性影响到生态效应。例如，较低的效率意味着一项应用产品需要 采用较大的散热片，从而在生产和应用过程中消耗更多的能量，并需要使用更多的能量进行运输和回收。因此，建议设计人员考虑达到最高效率和宽输入电压范围， 以便使用较少的元件，获得最大的灵活性，因为这个部分以后不能改动（例如：通过软件更改）。

　　在照明应用中，使用LED解决方案是大势所趋。除了具有更高的效率之外，LED本身具有很长的使用寿命，LED驱动电子装置在设计上应该最大限度地利用LED的长使用寿命。以下是这种照明方案的示意图：

　　街灯照明是这类照明方案的一个特殊实例，没有其它哪种照明应用结合了如此多的要求，这些要求并不总是趋于融合。温度、湿度以及振动等不断变化的环境 因素，以及高效率、高可靠性和低能耗需求，都成为照明解决方的考虑因素，同时还要考虑大批量生产和承受相应的价格压力。随着灯对电能的消耗，温度会从 -40°C大幅上升至85°C。重要的是必须注意到，每个开关（每日）循环会引发一次温度循环。这意味着在系统层面上，五年中灯泡会有接近2000次温度 循环，这给系统带来了很大的应力。

　　由于街灯照明的成本是城镇预算的一个重要部分，人们特别关注高效率，以期帮助降低街灯的运作成本。目标是使用尽可能少的电能来达到街道或人行道所需的发光度水平。这不包括维护成本，对于使用寿命较短的灯炮，其维护成本也很可观。

　　粗略估算一定人口使用街灯数量的方法，是按照每六个居民一盏街灯的比例来计算。按照这一比例，德国大约有1330万盏街灯—— 节能的潜力非常巨大。因此，许多城市和社区转而使用这些新型LED照明方案也就不足为奇了，或者更换整个灯泡，或者更换灯头。

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