發(fā)光二極管（LED）非常受歡迎，SSL行業(yè)內(nèi)外幾乎沒有問題，它是當今最好的照明技術。與其他類型的照明相比，LED的優(yōu)越性始于其在能效和使用壽命方面的顯著優(yōu)勢。 LED燈泡可以提供與傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈相當?shù)墓饬浚瑫r消耗的能量只有三分之一。 LED燈泡的使用壽命也比基于更成熟的照明技術的產(chǎn)品長20倍以上。更重要的是，LED燈泡的固態(tài)元件比相對脆弱的傳統(tǒng)照明技術提供更好的機械損壞保護?？傊@些特性為LED照明解決方案的用戶提供了極具吸引力的ROI，特別是在維護和燈泡更換困難和/或昂貴的商業(yè)和工業(yè)應用中。

由于所有這些原因，美國能源部估計，到2030年，采用固態(tài)LED照明將使全國的照明用電量減少四分之一，相當于約190太瓦時和150億美元，同時減少相當于2100萬輛汽車的碳氣排放量。

不幸的是，住宅用戶并不像商業(yè)用戶那樣關心這些優(yōu)勢。雖然他們可能想要LED，但他們希望以具有競爭力的價格購買LED并且他們并不急于購買LED照明產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的價格仍然比緊湊型熒光燈高出兩到三倍，并且比六件裝更貴。白熾燈，將耗資約8美元。

研究證實，LED用于多種應用。例如，圖1顯示了許多您將看到LED的地方（特別注意一般照明）。但它沒有告訴你的是住宅照明的LED數(shù)量與現(xiàn)有照明類型（CFL，白熾燈等）的比較。

同樣，雖然成本是住宅市場中一個明顯的絆腳石，但它并不是唯一的一個。過早失敗是早期采用者的另一個障礙，設計師必須弄清楚如何防止產(chǎn)品崩潰。 LED照明解決方案是一個系統(tǒng)，必須減少許多因素，以確保長壽命的夾具設計。 LED制造商必須繼續(xù)在熱管理，制造差異（降低的裝箱公差），整體LED封裝堅固性和流明維持方面提高可靠性。本質(zhì)上，成本和性能通過產(chǎn)品級別的工程設計權衡交織在一起。因此，必須利用對性能（通量，功效和顏色質(zhì)量）的任何改進來抵消系統(tǒng)成本，以滿足客戶的需求。降低成本和客戶價格的其他可能方法指向通過使用更大的晶圓，LED外延的改進，通過產(chǎn)量和產(chǎn)量的擁有成本，改進的封裝技術（磷光體，光學）和改進的制造效率和性能改進的組合封裝和燈具設計。

圖1：應用程序的打包LED收入。

電源挑戰(zhàn)

還需要解決照明電源問題。通常，今天的LED照明系統(tǒng)使用兩級電源，其將用于功率因數(shù)的第一級升壓轉(zhuǎn)換器與第二級高壓DC/DC轉(zhuǎn)換器組合。電源中的薄弱環(huán)節(jié)是電解電容器，用于兩級之間的大容量存儲。這些大容量電解電容器必須能夠承受惡劣的熱條件，因為它們在滿負荷下連續(xù)工作，通常放置在密閉的空間內(nèi)，例如壓載磚或燈泡底座，帶有發(fā)熱電源和高亮度LED。正如您可能已經(jīng)猜到的那樣，電容器的介電材料會降級，并且器件會失去電容并失效。雖然LED照明解決方案中使用的控制器和其他半導體的使用壽命超過100，000小時，而二極管，晶體管和陶瓷電容器的使用壽命幾乎相同，但大多數(shù)兩級電源中嵌入的電解電容器是系統(tǒng)的關鍵，因為它們具有可操作性。壽命只有大約20，000小時。

解決這一問題的一種方法是使用電源構建LED照明解決方案，該拓撲結構旨在消除易受攻擊的電解電容和隔離式反激設計中使用的不可靠的光隔離器。新一代單級功率LED驅(qū)動器通過消除這些潛在的故障點來滿足這一需求。通過使用高度穩(wěn)定的陶瓷電容器替換電解電容器，這些電源可以更緊密地匹配LED的更長的生命周期。此外，通過以超過90％的效率運行，同時超過能源之星對PF和THD的要求，這些高度集成的轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的熱量更少，并且在此過程中，有助于簡化高度緊湊的照明設計中的熱管理問題。通常，HB LED燈通常持續(xù)45，000小時，但電源通常只持續(xù)約20，000小時，因此LED系統(tǒng)的使用壽命是兩個組件中較短的一個。1

LED的熱管理挑戰(zhàn)是因為LED將多余的熱量散發(fā)到散熱器中。由于LED基座的小尺寸與潛在的高環(huán)境溫度相結合，可能會導致過熱，這會縮短LED的使用壽命。熱管理仍然是一項挑戰(zhàn)，尤其是在高光輸出應用中。然而，考慮到LED制造商在過去二十年中已經(jīng)能夠?qū)⒎庋b的熱阻降低兩個數(shù)量級以上，他們已經(jīng)將自己定位于普通照明領域的巨大推動力。當然必須注意的是，LED燈具的性能和可靠性并不是LED制造商的唯一責任。2

所有短壽命電解電容器都可以通過沒有嚴格電流紋波規(guī)格的LED負載來消除，改善司機的保修期。一個例子如圖2所示 - 飛兆半導體FL7701。與需要變壓器和緩沖器的流行反激式拓撲結構相比，這種智能降壓PFC控制器是一種更簡單的解決方案，并且可能還需要無源PFC電路。智能降壓PFC避免了必須使用兩級方法，通常是PFC第一級，然后是第二個DC/DC級（有時是降壓拓撲）。

圖2：FL7701智能非隔離PFC降壓LED驅(qū)動器解決方案（由Fairchild提供。）

同時考慮Power Integrations LNK403EG LinkSwitch-PH，它簡化了LED驅(qū)動器的實現(xiàn)，需要長壽命，高效率，PF》 0.9和TRIAC調(diào)光功能。單級組合功率因數(shù)和恒流控制器消除了開關級和電解大容量電容器。該器件還無需光耦合器和所有次級電流控制電路，以及控制環(huán)路補償電路。

需要：一種不同的方法

即使成功解決了這些設計問題，消費者沒有機會改變LED的主要原因仍然是 - 價格。住宅插座約占全球總數(shù)的63％，因此LED燈制造商有理由找到降低其產(chǎn)品價格的方法（參見IMS Research研究2“在全球零售LED燈市場取得成功; 3月2012）。燈價格下降的速度也非常重要，因為LED燈的壽命越長意味著隨著現(xiàn)有插座中的更多安裝，替換燈的市場將縮小，因為幾年內(nèi)不需要更換燈。

解決住宅市場的另一種方法是利用固態(tài)照明的獨特特性和優(yōu)勢來幫助指導設計，而不是僅僅用作白熾燈插座的替代品。一些公司正在這樣做，并將行業(yè)的重點轉(zhuǎn)向整體燈具而不是替換燈具。這種方法可以更容易地充分利用LED照明的功能和優(yōu)勢。有人認為，這種方法將使LED照明產(chǎn)品能夠在價格和性能方面更好地與熒光燈和白熾燈產(chǎn)品競爭。

同樣，LED模塊為照明設計師和制造商提供簡單，易于采用的LED照明解決方案，可縮短燈具開發(fā)時間并加快產(chǎn)品上市速度。由于Zhaga推動標準化工作，LED照明模塊的采用可能會加速，Zhaga是一家旨在實現(xiàn)不同制造商生產(chǎn)的LED光源可互換性的公司之間的行業(yè)合作。該聯(lián)盟目前擁有來自歐洲，亞洲和北美的190多家成員公司。通過為各種專用光引擎定義接口來實現(xiàn)可互換性（LED光引擎被定義為LED模塊和相關控制裝置的組合）。 Zhaga規(guī)格涵蓋了LED光引擎的物理尺寸以及光度，電氣和熱性能。 Zhaga將LED光引擎視為黑匣子，其定義的接口不依賴于光引擎內(nèi)部使用的LED技術的類型。 Zhaga規(guī)范僅定義了LED光引擎的外部。

總之，盡管用于住宅應用的LED照明明顯優(yōu)于現(xiàn)有的LED照明，但是早期故障存在一些問題需要解決，如果制造商想要成功，必須解決最大的價格問題。住宅市場。從技術角度來看，在改進LED燈泡以適應白熾燈泡設計的插座時，需要解決熱管理方面的挑戰(zhàn)。這些燈具的較高溫度可能會損壞LED甚至導致永久性故障。白熾燈泡改造還必須解決諸如封裝，線路瞬態(tài)抗擾度，高PF，LED電流的低線路頻率調(diào)制以及與傳統(tǒng)調(diào)光器開關的接口等方面。所有這些方面都取得了良好進展，如上圖1所示，預計未來普通照明應用的LED收入將大幅增長。