LED作為新一代光源，具有低電壓、低功耗、體積小、響應快、無污染、高可靠性和長壽命等一系列特點。由于它產生的光譜中沒有紫外線和紅外線，因而沒有熱量和熱輻射，并可減少二氧化碳和其它室溫氣體的產生，因而被認為是一種符合環保和節能的真正意義上的綠色照明光源。白上世紀90年代以來，13本、美國、歐盟、韓國、中國臺灣等國家和地區紛紛推出半導體照明計劃，促進LED照明技術研發。與此同時，世界著名的照明光源廠商也積極介入，與半導體材料器件廠商聯盟，大力開拓LED照明市場。在眾多力量的推動下，LED照明技術與產業取得了日新月異的進步，逐漸進入人們的日常生活。

　　綠色照明是美國國家環保局于上個世紀90年代初提出的概念。完整的綠色照明內包含高效節能、環保、安全、舒適等4項指標。近年來綠色LED照明理念受到人們的關注。市場上也誕生了以LED為光源的各種類型、別具特色的產品。智能照明也逐漸受到大家的重視，特別是物聯網技術的發展。使得智能照明變得更加重要。智能照明不僅僅是指智能發光降低能耗，而且是涵蓋傳感、通訊、物聯網等多種現代化技術。本文討論智能綠色LED照明技術在通用照明、景觀照明和LED顯示屏中的運用以及微控制器、傳感器接口芯片、無線收發芯片和LED驅動芯片等微電子芯片在智能綠色LED照明中所發揮的作用。

　　1智能綠色LED照明技術

　　1.1智能LED照明技術

　　LED具有很好的可控性，由此可以開發出智能LED照明技術，智能LED照明技術通過外部傳感器和控制電路對LED進行實時監控與跟蹤。自動平滑地調節LED發光的明暗和色彩，達到智能控制LED的目的。在智能控制軟件上，有完備的控制協議和控制方法，完善的人機接El，故障的自我診斷和提示：在硬件上，具有多種通信能力的手段。如無線、電力載波、可見光、紅外光。

　　智能LED照明技術具有如下優點：

　　(1)控制智能化實現照明控制智能化，提高管理水平，減少維護費用;

　　(2)節能通過合理的管理，根據不同日期、不同時間、不同的照度，按照各個功能區域的運行情況預先進行光照度的設置;

　　(3)美化環境好的燈光設計可以營造出一種溫馨、舒適的環境，增添其藝術的魅力;

　　(4)延長燈具壽命大幅減少燈具無效照明時間，從而大大延長燈具壽命;

　　(5)照度的一致性采用光敏傳感器，可以達到室內的光線保持恒定;

　　(6)與其它系統聯動智能照明可與其他系統聯動控制，例如BA系統，監控報警系統、車庫刷卡系統。

　　1.2綠色LED照明技術

　　綠色LED照明是將科學的控制技術與LED燈具相結合，帶來巨大的經濟效益，節約能源和資金;綠色LED照明會使人們得到高品質的照明環境。有益身心健康，改善學習、工作、生活條件;同時帶來社會效益，減少空氣污染，保護環境，體現現代文明的光文化。綠色LED照明要求節約能源，但綠色照明不能簡單地停留在節能的水平上，而是要從更高層次去認識其深刻含義。同時滿足對照明質量和視覺環境條件的更高要求。要通過照明工程系統設計關鍵環節。同時，要盡量減少LED生命周期內的污染物排放，采用潔凈自然光源和綠色材料，并要避免光污染。

　　1.3智能綠色LED照明的網絡化控制

　　單個LED燈具即使采用智能綠色LED照明技術之后，也只是一個點，效果相對有限;如能實現多點LED燈具的網絡化控制，使之統一集中地照明管理控制，即由主控計算機對網絡內的照明設備進行控制管理，并及時反饋給操作人員，對于充分發揮智能綠色LED照明技術優勢與潛力有重要意義。

　　樓宇LED照明網絡控制方案，總控制器通過以太網連接到以太網接人器，以太網接入器端通過Zigbee無線網控制每個燈具，以模塊式的自動控制為主，手動控制為輔。圖2所示是景觀照明的智能網絡化控制.通過燈光場景實時控制服務器、燈光場景編輯工作站、開關燈及照明監控工作站和配電柜測量控制節點與智能網橋通過TCP/IP以太網交換信息，實現智能控制，智能網橋再通過RS485總線傳輸控制信號到智能LED控制器，智能LED控制器再改變LED燈的開關、明暗和色彩。顯示屏的智能綠色控制如圖3所示，信息制作端和業務數據傳輸要顯示的信息到服務器，傳輸的信息通過預覽審核之后，再將信息加密，通過專用內網或者互聯網傳輸到N多個LED顯示屏上，再通過信息解密將要顯示的內容顯示在LED屏上。

　　2智能綠色LED照明技術的應用

　　2.1通用照明技術

　　據統計，照明在樓宇建筑電力能耗中占的比例達40%以上，大幅度的降低照明可以大大的節約能量。LED本身比傳統光源的效率高，是很好的綠色照明光源，再加上智能控制，可以做到更加節能。例如：中央調光控制：通過集中中央控制，調光、定時關閉LED;日光補償控制：充分利用自然光，降低LED照明時間和亮度;紅外線感應：人體紅外線感應器實現人來燈亮，人走燈滅;事件控制：通過特殊事件預編程，精確管理照明。

　　2.2景觀照明中的應用

　　景觀照明的目標是使景觀照明與景觀協調，因“景”制宜，因建筑特色制宜，達到美化環境的新水平。道路照明強調亮度，而景觀照明側重于環境的美化效果。智能綠色LED照明在景觀中的應用包括。

　　(1)自動開關燈為了節省電力，降低功耗，通過預先編制好的時間表來開關景觀照明，也可以通過光電傳感器檢測日光的照度值來控制開關燈，來達到無人值守，降低功耗的目的。

　　(2)動態自動調光智能控制系統通過網絡自動獲取當地當天的天氣情況并根據當時的天氣對照明場景的色彩，亮度做出自動調整。比如在雨天或者霧天，照明控制系統自動增加燈的亮度。在寒冷冬天，照明系統增加光線中使人感到暖和的紅光的比例，在炎熱的夏天，照明系統增加光線中使人感到涼爽的藍光的比例。

　　(3)綠色能源景觀照明系統通常包括不同的燈具，比如：LED埋地燈，LED地磚燈，LED草坪燈，勾勒建筑物輪廓的LED護欄管，裝飾植物的LED柔性燈帶以及LED顯示屏。其中前三類燈具功耗比較小，通常在10w以內�？梢杂锰�陽能作為能源給蓄電池充電，晚問再給LED供電。

　　(4)故障智能診斷快速定位故障芯片所在位置方便維修，對處于異常工作狀態下的芯片，比如在芯片電流異常，燈具亮度過高或過低時及時報警。

　　(5)無線系統目前的景觀照明系統通常是對單一建筑物進行設計的，以光纖和雙絞線方式對各子系統進行控制。如果景觀面積很大，比如公園或住宅小區，需要通過無線局域網(WLAN)，WIFI，或者ZigBee技術和目前的靜態控制結合的方式，方便經濟地把各子系統連接起來，進行統一控制。

　　2.3LED顯示屏中的應用

　　LED在顯示屏上具有獨特的優勢，例如可視遠、亮度高、可視角大、功耗低和壽命長。實現綠色低功耗化途徑可以通過使顯示屏硬件低功耗化具體實現。

　　(1)繼續提高RGB三色LED管芯的發光效率，研究新的封裝結構或方式，提高取光效率，使器件達到同樣發光強度而所需電流減小，功耗降低。

　　(2)研發低導通電壓驅動芯片，為降低整屏工作電壓提供條件，例如顯示屏工作電壓從5v降低到4v，可節能20%。

　　(3)將同步整流等低功耗技術引入顯示屏開關電源當中，在降低輸出電壓的同時仍然能保持高效率。

　　(4)整屏的智能驅動控制技術對亮度進行控制，根據周圍環境光強自動控制顯示屏亮度，節能的同時可提高觀看舒適度。目前控制系統一般都有該功能，但實際應用效果不佳。難以進行無級調整或者會損害到顯示效果。有待加強此方面的研究：與監控攝像頭、傳感器結合，采用圖像識別技術，在顯示屏服務范圍內達到一定人流密度時才開機播放內容，無觀眾或者觀眾人數過少時則自動關閉屏幕，達到節能目的。

　　3微電子芯片支撐技術

　　智能照明的實現需要微電子芯片技術,下面介紹幾類在智能照明中得到廣泛應用的微電子芯片。

　　3.1微控制器

　　微控制器已被廣泛應用以執行多種智能LED驅動功能。通過盡量降低外圍器件數量和成本，或提供低成本單芯片方案，是智能綠色LED照明MCU研發的重點內容。

　　筆者目前正在研究一款低功耗、16位RISC的微控制器，包含有一個模擬比較器和直接驅動一個LED的大電流I/O引腳。該微控制器不僅適用于電池供電設備、系統監控以及白色家電等注重成本的應用。還適用于那些要求高性能和低功耗的應用。

　　3.2傳感器接口芯片

　　相對于傳統白熾燈與氣體放電光源，LED容易控制，非常適合與各類傳感器結合，實現智能控制，如使用傳感器來決定何時燈光應該打開、關掉或根據環境情況調整為合適的光亮。圖5所示是傳感器在智能綠色LED照明中應用圖，超聲波、紅外線、聲敏、微波傳感器接人外部信息，再傳給微處理器。傳感器在LED的應用中要解決的關鍵技術有：

　　(1)低功耗/微功耗的待機電源;

　　(2)有效的干擾濾波算法和智能化控制;

　　(3)微功耗傳感器模塊、微處理器、網絡通信模塊。

　　以上都需要新型低功耗Ic的支持，是芯片研究的主要內容之一。

　　良好的傳感器接口芯片可以大大簡化傳感器系統的設計，使傳感器能直接接收輸人信號并執行激勵、補償、限幅和線性化工作，并以工程單位(標準波特率)通過一對串行口輸出數據。由于絕大多數傳感器產生的是低電平微弱信號，因此它們對來自周圍環境中的干擾非常敏感，而且常常是非線性的，這就要求傳感器接口芯片首先對信號進行預處理(放大、濾波、線性化)。傳感器接口芯片主要由A/D轉換、多工器(MUX)、可編程增益放大器(PGA)、電壓基準(REFERENCE)、激勵源(EXCITATIONS)、嵌入式微處理器(MICROPROCESSOR)、存儲器(RAM、E2PROM)等單元組成。

　　3.3無線收發芯片

　　在現在LED顯示屏中，可以加入無線控制技術，通過用戶遠程輸人信息，再通過無線發射系統發送信號，在LED顯示屏終端接收發送過來的信號，再將信息顯示在LED顯示屏上，在這一系列控制中，關鍵是要開發無線收發芯片，為LED顯示屏在無線控制上提供可靠的技術保障。目前在LED路燈照明中.已將ZigBee無線技術運用于其中，結合嵌入式系統，針對城市路燈控制系統現狀和節能及精確控制的實際需求，提出的無線組網、單點控制解決方案。具備低功耗、遠距離、無線靈活組網、抗干擾、燈具故障自檢等優點，可為廣大路燈控制設備廠商提供定制的無線配套產品。

　　3.4LED驅動芯片

　　LED照明是一個系統級的工程，包括LED燈珠、LED驅動電源、LED照明燈具等組成部分。LED驅動IC是LED驅動電源的核心，是實現LED照明必不可少的一部分。目前出臺的一些標準對于LED路燈電源功率因數和轉換效率有更高的要求。主要包括：在更寬的輸人電壓范圍內能夠提供穩定的輸出電壓，在全負載范圍內能高效率工作，以及體積更小，功率密度更高等。

　　同時，LED照明驅動電路要求應用線路簡約也急需要新的拓撲結構的LED恒流驅動芯片.例如更加適合原邊控制技術、源極驅動技術的芯片。另外，在以往的LED驅動電路中存在電解電容器壽命和驅動電路元器件多等問題，電解電容器的存在影響了整個系統的整體壽命，元器件多使電路的成本增長。HvLED可以很好的解決上述問題，同時它具有導通電流小、工作電壓高、容易散熱和易于市電驅動等優點。HVLED正在成為與LVLED并駕齊驅進入室內照明海量市場有競爭力的新寵。研發專門針對HvLED的驅動芯片非常必要，有一款正在開發針對HVLED的恒流驅動芯片，可以根據輸入電壓的不同讓不同個數的LED分段點亮，使整個系統具有很好的功率因數，很好的效率和光效。整個應用電路簡潔無需電解電容器和電感器嘲。

　　4結束語

　　隨著未來幾年LED照明的增長與普及,LED的高效率將會降低整個地球的能源消耗和照明成本,LED也開啟了許多新的照明發展機遇。這些是普通燈具所不可能實現的，它將充分結合智能微控制器、傳感器來確保我們“聰明”地使用能源智能綠色LED照明的關鍵技術之一是集成電路芯片設計技術的不斷創新和發展。北京大學上海微電子研究院在智能綠色LED照明領域進行了深入研究，針對不同的應用場合研發了一系列專用集成電路和系統方案，涵蓋LED景觀/燈飾照明、室內中小功率LED照明、戶外大功率LED照明、智能化控制網絡軟件與硬件研發等多個方面，爭取為智能綠色LED技術發展做出應有的貢獻。