作為電子產(chǎn)品的源頭,半導(dǎo)體器件、顯示器材、電池元件等新型電子元器件在“綠色行動”中的作用尤其重要。其中,全球半導(dǎo)體IC制造產(chǎn)值雖然不到3%,但影響力卻超過15%,凡是需要電力驅(qū)動的設(shè)備無一不是半導(dǎo)體及電子元器件的延伸應(yīng)用。同時,先進(jìn)的半導(dǎo)體芯片還能帶動其他產(chǎn)業(yè)一同節(jié)能減碳,逐步實現(xiàn)綠色供應(yīng)鏈。另外,一些先進(jìn)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),如IEEE 802.15.4/ZigBee也非常適合傳感和控制能源消耗設(shè)備,可望成為通過智能能源產(chǎn)品降低住宅和商業(yè)建筑能源成本的領(lǐng)先技術(shù)。
1、半導(dǎo)體技術(shù)
數(shù)據(jù)顯示,從白熾燈照明轉(zhuǎn)向熒光燈或者LED照明,可以節(jié)能75%;從單相交流電機(jī)轉(zhuǎn)向可變速電機(jī),可以節(jié)能35%;降低電子設(shè)備的待機(jī)功耗,可以實現(xiàn)總體家庭電能消耗減少5-10%。因此,改進(jìn)電子系統(tǒng)產(chǎn)品中的能耗效率、待機(jī)功耗和修正功率因子將是我們努力的方向,以下列舉幾個典型方案。
(1)優(yōu)化太陽能發(fā)電系統(tǒng):太陽能發(fā)電技術(shù)面世以來,電池板失配問題一直困擾開發(fā)太陽能系統(tǒng)的公司,美國國家半導(dǎo)體SolarMagic電源優(yōu)化器可以方便的融入系統(tǒng)設(shè)計。即使太陽能發(fā)電系統(tǒng)受制于陰影、碎片及電池板老化等實際操作環(huán)境,這款電源優(yōu)化器仍可降低發(fā)電量的下跌幅度,F(xiàn)場測試顯示SolarMagic芯片可挽回超過57%損失的發(fā)電量。
(2)基于太陽能的HBLED照明:LED比競爭光源每小時消耗更少的能源。以太陽能為動力的HBLED照明可以用于街道照明、家庭照明、應(yīng)急燈和鄉(xiāng)村照明,這些系統(tǒng)一般是由MCU控制的。
(3)高能源綠色電源方案:全球有關(guān)電源管理的法規(guī)和激勵措施包括:能源之星(ENERGY STAR)、80 PLUS、中國標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證中心、歐盟行為指令(Code of Conduct)、藍(lán)色天使、IEC 61000-3-2功率因數(shù)校正法案、高能效電源等,其要求主要針對功率因數(shù)、能效和待機(jī)能耗。安森美半導(dǎo)體為電源應(yīng)用提供涵蓋“從插口到插袋”的完整電源鏈的功率因數(shù)校正(PFC)控制器、AC-DC和DC-DC控制器、穩(wěn)壓器、MOSFET及整流器,其能效GreenPoint參考設(shè)計有:5W/16W/40W/60W/90W/200W適配器、ATX電源(>80%)、ATX電源(>85%)、DTA電源、LCD-TV電源、LCD-TVHV-LIPS電源、STB電源等。
(4)綠色環(huán)保模式PWM控制器:德州儀器(TI)的UCC28610離線式綠色環(huán)保模式PWM控制器,可提高電源應(yīng)用效率,同時還可最大限度地降低其空間占用與系統(tǒng)成本。UCC28610的頻率與峰值電流調(diào)制可在滿負(fù)載條件下實現(xiàn)85%的效率,并在整個負(fù)載范圍內(nèi)保持高效率。
(5)采用LED為LCD電視背光:LED背光具有能效高、無污染特點(diǎn)。Microsemi公司在LCD背光技術(shù)領(lǐng)域已擁有15年的研發(fā)經(jīng)驗,在產(chǎn)品架構(gòu)以及調(diào)光技術(shù)等方面擁有專利。其DAZL!系列第二代混合信號高電壓LED驅(qū)動器集成了所有必須的電源、模擬和邏輯單元,可用來驅(qū)動多個LED串,同時還能監(jiān)測LED的電壓和電流,通過先進(jìn)的電源管理算法對RGB電源輸出電壓進(jìn)行自適應(yīng)控制,實現(xiàn)最優(yōu)化的性能。
(6)ZigBee智能能源方案:德州儀器提供完整的2.4GHz射頻(RF)片上系統(tǒng)解決方案,不僅支持IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn),而且還支持包括ZigBee PRO網(wǎng)絡(luò)、ZigBee RF4CE遠(yuǎn)程控制、智能能源、家庭與樓宇自動化、環(huán)境監(jiān)控以及無線醫(yī)療等在內(nèi)的一系列應(yīng)用。
2、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
通過無線聯(lián)網(wǎng),可以實現(xiàn)能耗設(shè)備的智能控制,降低能源浪費(fèi)。其中,ZigBee技術(shù)從一開始起就一直關(guān)注綠色問題,并且ZigBee技術(shù)也非常適合傳感和控制能源消耗設(shè)備,如住宅和商業(yè)建筑中的照明和采暖/通風(fēng)/空調(diào)(HVAC)設(shè)備。
ZigBee技術(shù)以一個開放、可互操作的標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)了從公用設(shè)施到家庭網(wǎng)絡(luò)(HAN)以負(fù)荷控制和需求響應(yīng)為目的而進(jìn)行的通信。支持ZigBee的儀表能夠控制家庭中支持ZigBee的設(shè)備并與之進(jìn)行通信,如HVAC系統(tǒng)。家庭主人也可以在需求/響應(yīng)期間選擇采用一些主動措施,如關(guān)閉電器、燈光等來減少他們的個人消耗。這不僅可以減少電網(wǎng)在高峰時的負(fù)荷,還能幫助家庭主人做出有關(guān)能源使用的明智決策。ZigBee技術(shù)還提供了一種讓設(shè)備基于事件,智能使用能源的機(jī)制,例如,洗碗機(jī)可以將它的開啟時間推遲到公用設(shè)施費(fèi)率較低的時段。
隨著ZigBee智能能源系列(Smart Energy Profile)的推出和公用設(shè)施公司支持智能能源(Smart Energy)儀表的大規(guī)模推廣,照明和電器等產(chǎn)品也將從中獲益。最終,有望在家庭中看到多種ZigBee設(shè)備,如照明、HVAC、電器,甚至是通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的安全,所有設(shè)備都相互通信并與公用設(shè)施儀器通信。目前,相關(guān)半導(dǎo)體方案有飛思卡爾MC1322x ZigBee平臺級封裝、Flexis系列MCU,德州儀器的CC2530等。
3、綠色顯示技術(shù)
在信息顯示領(lǐng)域,徹底淘汰CRT,以LED取代CCFL為LCD-TV背光,大力發(fā)展OLED顯示其已經(jīng)成為不爭的事實。其中,OLED能夠?qū)崿F(xiàn)面發(fā)光、透明和薄輕外形,用作信息顯示時無需背光源,屬于新一代環(huán)保、節(jié)能產(chǎn)品。
目前,“節(jié)能”和“環(huán)!币呀(jīng)成為LCD-TV的最大賣點(diǎn)。DisplaySearch公司預(yù)測,電視市場規(guī)模在2012年將達(dá)到2.5億臺,其中80%為LCD-TV。如果LCD-TV的耗電量年均減少15%,那幺10年后能耗就會降低到“1英寸=1W”以下。
作為重要節(jié)能技術(shù),LED背光將成為LCD-TV節(jié)能的王牌。而且,LED背光結(jié)合區(qū)域控制技術(shù),借此加快節(jié)能化進(jìn)程的技術(shù)趨勢愈發(fā)明顯。區(qū)域控制技術(shù)也稱為局部點(diǎn)亮技術(shù),是把LCD面板的畫面分割為多個區(qū)域,配合影像對各區(qū)域的亮度進(jìn)行控制。在顯示低灰度級,即灰暗影像時可以大幅減少過去被浪費(fèi)的背照燈光線。電視廠商都認(rèn)為,采用區(qū)域控制技術(shù)能夠使耗電量減少約一半。
其他改善LCD面板的方法還有提高透射率,以及改進(jìn)電視的使用方式。例如索尼VE5系列配備了能夠在人離開電視前方時會自動關(guān)閉圖像顯示的人體感知器,人體感知器設(shè)置在LCD-TV前部下方中央的紅外線傳感器。此外,索尼VE5系列還配備了能夠根據(jù)環(huán)境亮度改變背照燈亮度的照度傳感器,并且具備動態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)、影院等畫質(zhì)模式的設(shè)定功能,可使大屏幕LCD-TV節(jié)能2-3成。