讓LED設(shè)計(jì)與眾不同

　　隨著LED市場持續(xù)增長，燈光照明設(shè)備廠商面臨的壓力與日俱增，除了維持既有的市占率外，還得設(shè)法與數(shù)以百計(jì)想搶占這場高達(dá)20億美元商機(jī)的新進(jìn)廠商競爭。但多數(shù)廠商除了對標(biāo)準(zhǔn)的日光燈泡與白熾燈泡較熟悉外，并無其它電子裝置設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，對這些廠商而言，最迫切的問題就是如何讓其燈光照明產(chǎn)品擁有與眾不同的設(shè)計(jì)。

　　現(xiàn)階段許多照明廠商在思考產(chǎn)品獨(dú)特性時(shí)，或許會(huì)想到利用彩色LED混合出各色燈光，也就是所謂RGB、RGBA等應(yīng)用，而這類設(shè)計(jì)也正巧符合建筑或舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)的需求。然而，大多數(shù)產(chǎn)品都還是照著相類似的應(yīng)用原則設(shè)計(jì)，導(dǎo)致缺乏想象力的設(shè)計(jì)充斥市場，這樣的現(xiàn)象也正侵襲廣大的白光市場。

　　大多數(shù)工程師在白光設(shè)計(jì)上都采用因循的手法，將若干顆廠制LEDs（例如Lumileds）的流明度提高至與日光燈相同，甚至更高，再裝上安定器燈座就可宣稱其優(yōu)越效能，然而這并非達(dá)增長期成功期望的好方法。截至目前為止，市場上幾乎還沒有可取代現(xiàn)階段應(yīng)用的新技術(shù)出現(xiàn)，倘若無更廣泛的用途，對仍抱持諸多期待的LEDs客戶來說，都是不幸的損失。

　　本文將探討幾個(gè)簡單的LED設(shè)計(jì)，雖然這些例子都值得深入討論，但在此僅著重于延伸創(chuàng)意應(yīng)用的開端。在此階段中，成功的關(guān)鍵就是利用微控制器在電路上增加基本的智能型特性，讓白光的LED設(shè)計(jì)也能如有色LED一樣靈活運(yùn)用。

　　調(diào)整色溫

　　第一個(gè)差異化設(shè)計(jì)關(guān)鍵的例子就是沿著黑體軌跡調(diào)整色溫的能力。為何廠商要利用混合色光的方式呈現(xiàn)是很顯而易見，但對白光而言就很難利用同樣的方式套用。隨著燈光照明設(shè)備的客戶對燈光越來越敏銳，對3000K到6500K之間的色溫提供也越來越需要，這也表示設(shè)計(jì)人員能繼續(xù)維持單一白光燈具的設(shè)計(jì)，而不需要根據(jù)關(guān)聯(lián)色溫（Correlated Color Temperature；CCT）的規(guī)格不斷地做調(diào)整。

　　值得注意的是，白光色溫的調(diào)整一般在實(shí)際上是透過混色LEDs完成的。這原本是利用簡單的RGB接口完成的，但設(shè)計(jì)人員也很快地注意到其Color Rendering Index（CRI）的表現(xiàn)相當(dāng)差。CRI是能否重現(xiàn)自然光下物體顏色的重要指針，特別是在顯示器中發(fā)光應(yīng)用。因?yàn)橹閷毶滩粫?huì)想讓他的寶石看起來毫無光澤。為了解決這種疑慮，設(shè)計(jì)人員便會(huì)嘗試采用RGBA、RGGB以及RGBW配置方式，而每種配置都有其好用者。智能型設(shè)計(jì)能有效計(jì)算在被驅(qū)動(dòng)LED區(qū)域所需的暗色（dimming）比率，就能確保設(shè)計(jì)人員無論選擇哪種LED配置方式都能獲得最佳CRI指標(biāo)。目前已有許多公司，例如Future Electronics，就是利用這樣的方式，成功協(xié)助設(shè)計(jì)人員完成這項(xiàng)以往很困難的工作流程。

　　然而即使擁有高 CRI指標(biāo)也并非設(shè)計(jì)上的首要之務(wù)，通過某種簡單的調(diào)整也能有效提升整體設(shè)計(jì)，這次只需兩排白光LEDs，一排冷色溫，一排暖色溫。這種方式能讓設(shè)計(jì)人員在相同的流明度下，輕易設(shè)計(jì)出有別一般日光燈泡的獨(dú)特產(chǎn)品。

　　通訊技術(shù)中的智能型設(shè)計(jì)

　　第二種兼具智能型與獨(dú)特性形式的就是在通訊方面的設(shè)計(jì)。即便是在穩(wěn)定的白光應(yīng)用上，在既有基礎(chǔ)建設(shè)中更新燈具作業(yè)，讓設(shè)計(jì)人員也能一并將網(wǎng)絡(luò)功能導(dǎo)入，而且無須配置另外的網(wǎng)絡(luò)線，這是相當(dāng)重要的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樯儆性O(shè)計(jì)人員愿意加上所費(fèi)不貲的額外配線。不過在通訊上可發(fā)揮的潛力卻相當(dāng)大，例如透過中央控制器就能控制亮度的高低與色溫。

　　電力線通訊（Power Line Communication；PLC）的技術(shù)是利用既有的電力線傳送通訊訊號(hào)，如此可省下網(wǎng)絡(luò)配線的成本。已有案例顯示PLC可將2.4kbps FSK的調(diào)制訊號(hào)穩(wěn)定傳送超過100m的距離，這項(xiàng)技術(shù)可適用于家庭或辦公室的應(yīng)用。由于PLC通訊傳輸與電力線的電壓值無關(guān)，因此即使面對不同的使用狀況也不需要重新設(shè)計(jì)電路。值得一提的是，透過電力線或Ethernet傳輸，PLC也能達(dá)到更高的帶寬，有些廠商甚至已設(shè)計(jì)出高達(dá)200 Mbps的傳輸速率。

《圖一　電力線傳輸在家電控制的應(yīng)用》

　　利用不同的無線通訊技術(shù)同樣可以減少家中或辦公室中布線混亂的困擾。無線傳輸解決方案的可靠性正在不斷進(jìn)步，包括能消除來自其它家電用品，例如，微波爐的干擾。由于已有廠商推出模塊化的解決方案，整合無線技術(shù)已比以往簡單許多，利用簡單的序列傳輸接口就可以連接至主要微控制器，如此就無需通過像FCC驗(yàn)證的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。在娛樂用的照明市場中，加入無線技術(shù)的運(yùn)用將會(huì)變得特別有趣，因?yàn)闊艄鈹[設(shè)位置將不用再受到線路的控制。

《圖二　可遙控?zé)艄獾臒o線USB（WUSB）控制器》

　　周邊功能

　　除了光線調(diào)整和通訊技術(shù)外，有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)人員依然可以從接下來要談的周邊功能找到開發(fā)獨(dú)特產(chǎn)品的方法。

　　由于能源成本不斷升高，許多公司都在尋找更多提升其附加價(jià)值的方法，而符合能源之星（EnergyStar）規(guī)范便成了許多產(chǎn)品的重要賣點(diǎn)之一，這也強(qiáng)迫設(shè)計(jì)人員尋找更獨(dú)特的電源管理方式。顯然一般在銷售LED產(chǎn)品時(shí)都會(huì)標(biāo)榜此項(xiàng)特點(diǎn)，因?yàn)槠淠茉葱瘦^一般燈泡高四倍左右。廠商只要能利用外加的周邊控制提升能源使用效率，就能突顯其獨(dú)特性；而且只需利用便宜的環(huán)境光線傳感器或是紅外線PIR傳感器就能達(dá)到這些目的。

《圖三　紅外線PIR物體傳感器》

　　大家都知道環(huán)境光線傳感器或PIR傳感器的基本功能，這里不再贅述。關(guān)鍵就在于追蹤光線強(qiáng)弱與物體存在，能否大幅減少燈具的整體耗電量，以下是幾個(gè)參考例子。

　　環(huán)境光線傳感器會(huì)根據(jù)每天的不同時(shí)間追蹤光線變化，并且調(diào)整辦公室的照明網(wǎng)絡(luò)。PIR傳感器則可應(yīng)用在汽車、房間、家中等環(huán)境以偵測人或物體的進(jìn)出以開啟或關(guān)閉燈光。就算是最簡單的家電器具的顯示燈都能利用簡易的傳感器，讓它只在必要時(shí)候才亮燈。

　　最后一項(xiàng)讓產(chǎn)品與眾不同的周邊功能就是增加的電容式控制技術(shù)，也就是用電容式的感測軌跡接口取代機(jī)械式按鍵或開關(guān)，除了能讓外型更為美觀，也能達(dá)到裝置的密封性。這種控制接口在MP3與手機(jī)市場中受到極大的歡迎，也引發(fā)大家對此技術(shù)在照明應(yīng)用上的興趣。而且由于目前投入開發(fā)電容式解決方案的廠商正在迅速增加中，所以設(shè)計(jì)人員為自家解決方案尋找合適當(dāng)應(yīng)用的能力也逐漸提升。

《圖四　飛利浦（Philips）電容式燈光遙控器》

　　以下所提的兩個(gè)例子都是利用很簡單的方法將該技術(shù)運(yùn)用在照明市場中。第一個(gè)例子是單純的開關(guān)控制或是亮度調(diào)整桿，這種基本的附加功能讓廠商能很輕易地運(yùn)用在其LED墻面投射式照明燈或桌燈上，此外，控制桿還能和先前提到的