與早期技術相比，LED照明具有許多優勢，包括減少碳排放和有害廢棄物、為產品設計師提供全新造型設計機會以及改善用戶體驗。
與傳統額定功率為40W、60W或100W的白熾燈泡相比，LED燈具僅需不到白熾燈泡十分之一的功率，即可達到相同照度，光效大幅提升，每瓦特可提供更多流明，這與全球大方向轉變一致：即改善生活條件的同時保護地球資源。據估計，照明占全球15%的耗電量和5%的碳排放量。據部分研究估計， 如改用LED照明，每100戶家庭每年最多可減少6噸二氧化碳排放量。
LED照明的設計彈性與永續發展
與此同時，LED照明帶來了全新的設計機會。與之前的技術相比，LED照明的光源體積更小，可支援更多元的產品外型與結構。電子驅動的RGB組合可實現色彩調節和變化等靈活功能，這有機會在辦公室或零售區域等空間，營造娛樂效果或不同氛圍。另一方面，在園藝照明產品應用中，選擇性強化紅光與藍光波段輸出，可用於優化植物生長。
與早期數位介面相比，如今交流電照明更容易實現靈活控制，也更經濟實惠。此外，將簡單、直接的可控性與感測器和網路技術相結合，亦為智慧照明、自動開/ 關、調光、自訂場景等功能奠定了基礎。
LED驅動與控制的技術挑戰
全新的LED照明商機和商業/工業建築照明規範和法規，為設計師帶來了新挑戰，因為照明設計的工程基礎從電氣轉變為電子。新挑戰包括要確保提供給LED燈條的電壓和驅動電流穩定、順暢、一致，防止出現肉眼可見的閃爍。這需要設計低通濾波器(Low-pass Filter)，將輸出電流漣波(Ripple)最小化， 從而消除閃爍。
此外，必須考慮控制電路的待機功耗， 盡量減少燈具關閉時的總能源消耗極為重要。確保新技術相較於舊技術，可以節省更多能源，並減少二氧化碳排放量。
在商業和工業產品應用中，照明電氣系統的功率因數(Powe r Factor Correction, PFC)也極為重要。如果建築物包含許多低功率因數的照明負載， 就會增加電流，實際電力需求可能會超過斷路器的額定值，因而縮短斷路器壽命。因此，採用高功率因數校正不僅可避免過早損耗，也能降低對電網的負面影響，進而延長整體系統壽命。
從待機或關閉狀態啟動時， 某些LED照明系統在達到最大亮度前可能會出現延遲，影響用戶體驗。為了加快系統回應速度，可以改善驅動器和控制電路，縮短啟動時間，以在有需要時立即照明，提升用戶體驗。
照明法規趨勢與設計要求
牢記目標市場現行的法規和標準也很重要。如今的建築標準越來越追求提升環境績效，而不只是確保品質和安全。在印度，印度標準局(Bureau of Indian Standards, BIS)是制定LED照明標準的國家標準機構。印度能源效率局(Bureau of Energy Efficiency, BEE) 更通過了標籤方案，在推廣節能產品方面發揮影響力。
世界各地的生態設計標準經常相互影響和借鑒，因為各國政府和主管機關採納已經在其他地區取得成功的政策，並根據當地情況進行調整。不同規範互相借鏡、迭代發展，而不斷形成全球節能產品新需求。
在最嚴格的生態導向架構中，美國加州建築能效標準法規第24條(Ti t l e 24)對照明有嚴格的規定，對於空位(Vacancy)感測器和關閉控制更有著嚴格的要求，必須能單獨控制顯示和裝飾照明，以便用戶只照亮需要照明的區域。這條法規旨在確保燈具和系統既要實現高效節能，又具有成本效益。
部分規定還提倡善加使用日光，除安裝窗戶外，當實測日光量超過設計照度的1.5倍時，電力照明必須減少到65%。合規照明產品必須符合能源之星(Energy Star)要求，進一步的特定性能要求包括最大待機功率為200mW、功率因數大於0.9、以及對輸出電流漣波和總諧波失真(Total Harmonic Distortion, THD)做出最大限制，以避免出現閃爍。
合規的照明設計方案
通過遵守第24條等高標準，製造商可以快速取得核准，在多個市場銷售照明系統。設計者打造全新LED照明產品時，必須考慮上述各個方面。另一方面，設計師必須確保終端產品的定價具有競爭力。加速產品上市時間也非常重要。
目前市場上有不同製造商提供的各種IC產品，為照明控制系統提供基本構成要素。然而，多樣化的選擇對設計師來說是一大挑戰，他們選擇的元件既要提供所有需要的功能，也要滿足強制效能要求。一個合適的控制電路要包括幾項基本功能：LED驅動器、可提供穩定電流和電壓的漣波抑制，以及功率因數校正。為了支援智慧功能，驅動器應提供調光等功能，並整合合適的網路技術，例如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee或Matter。
對於高達30W的產品應用， 單級LED驅動器是常見的選擇。單級設計的優點包括相對簡單、成本效益佳，以及效率更高。另一方面，為了確保效能符合建築標準要求，就需要精心設計。寬廣調光範圍、高功率因數和低THD，這三點同時實現有難度。
為了幫助設計人員應對這些挑戰，快速實現滿足所有要求的設計，目前市場上已有廠商如Diodes提供了以晶片組為基礎的單級LED驅動參考設計，可協助減少物料清單及縮短設計時程，並符合相關法規要求。
低能耗LED照明目前已在世界各地廣泛採用，是一種將永續發展與室內外舒適性和安全性相結合的重要工具。為了實現高效率和節能，相應的解決方案，廠商如Diodes以晶片組為基礎的相關參考設計方案，即可協助產業在開發商用照明產品時縮短設計流程，並在成本、體積與能效間取得平衡，以符合嚴格法規要求。
(本文作者為Diodes公司LED行銷/產品應用部門經理)
