LED去電源化設(shè)計(jì)技術(shù)
文章來(lái)源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2014-03-12
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一． LED照明路線分析
照明燈具設(shè)計(jì)基于LED發(fā)光部分,、驅(qū)動(dòng)控制部分和光學(xué)散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三方博弈,。
1. 發(fā)光部分：LED發(fā)光芯片光效的不斷提高，LED不節(jié)能爭(zhēng)議慢慢淡去,。在未來(lái)的幾年里,，會(huì)有進(jìn)一步的提升，加速LED應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),，燈具設(shè)計(jì)會(huì)變得簡(jiǎn)單化趨勢(shì),。封裝方式會(huì)根據(jù)燈具應(yīng)用而改變，長(zhǎng)期以來(lái)按照LED散熱在發(fā)展封裝設(shè)計(jì),，隨著針對(duì)LED封裝散熱的理解,，更合適專用燈具的封裝形式會(huì)陸續(xù)誕生。LED外延上游投資加大,，競(jìng)爭(zhēng)加劇,，下游應(yīng)用還沒(méi)有起來(lái)，勢(shì)必會(huì)造成LED芯片價(jià)格大幅度下降,。相比封裝成本降低速度要快得多,，有些LED成本已經(jīng)低于封裝成本，因此封裝技術(shù)革新也是LED發(fā)展中最重要的部分之一,。
2. 驅(qū)動(dòng)控制：驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換效率的提高是最有效的解決辦法之一,。提高電源轉(zhuǎn)化效率，可以降低整燈功率,，是在提升整燈光效,，節(jié)省散熱設(shè)計(jì)成本,。功率因數(shù)需求之前的開(kāi)關(guān)電源沒(méi)有法規(guī)要求，可是LED燈具各國(guó)以經(jīng)有了硬性的指標(biāo),�,？煽啃浴勖奶岣咭彩钱�(dāng)前重要部分,。還有對(duì)色溫,，亮度,，智能化也是未來(lái)的需求的方面,，在稍后的時(shí)間里。
3. 光學(xué)設(shè)計(jì)和散熱器：光學(xué)設(shè)計(jì)人性化,，燈的設(shè)計(jì)近來(lái)發(fā)展迅速,，還是先沿著替代路線開(kāi)始。未來(lái)LED要發(fā)展更合適LED本身的燈具產(chǎn)品,，散熱結(jié)構(gòu)趨于合理性,，更具標(biāo)準(zhǔn)化的模組光源顯露優(yōu)勢(shì)。新材料散熱技術(shù)陸續(xù)推出,，成本會(huì)進(jìn)一步降低,。
我們要給公司一個(gè)定位，一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的基點(diǎn),。我們對(duì)電源驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)比較理解,，在這里找到突破點(diǎn)，重點(diǎn)分析制定未來(lái)的發(fā)展,。我們要開(kāi)發(fā)一些新的驅(qū)動(dòng)方式,，才能徹底的取消電子變壓器、電感及電解電容,，才能真正的提升燈具壽命,。特備是內(nèi)置電源的燈具，內(nèi)部器件高達(dá)上百攝氏度,，包括電解電容,、磁性材料和漆包線均受到短壽威脅。
分析認(rèn)為,，只有取消短壽的器件LED燈具指標(biāo)才能綜合性的提高,，取消電感、電子變壓器,，電解電容,，徹底解決壽命及體積問(wèn)題。提升電源驅(qū)動(dòng)效率,，減小發(fā)熱源延長(zhǎng)燈具壽命,。深知只有創(chuàng)新的技術(shù)才能讓自身跨越式的發(fā)展，截獲在LED技術(shù)演進(jìn)道路上。只有自主創(chuàng)新,，獲得更多的知識(shí)產(chǎn)權(quán),，為后續(xù)LED發(fā)展鋪平道路。
取消電源不能理解為不需要驅(qū)動(dòng),，更不是不要“電”,。而是取消電源中阻礙壽命的部分器件，一種全新的LED驅(qū)動(dòng)方式,，取名為《去電源化技術(shù)》 ,。
二． 高壓標(biāo)稱值LED設(shè)計(jì)
發(fā)展《去電源化設(shè)計(jì)》必須要發(fā)展高壓LEDs，多顆LED串接均可以稱作是高壓LEDs,，串接方式有光刻技術(shù),、倒裝基板連接，cob金線連接,、PCB單顆粒焊接等,。長(zhǎng)運(yùn)通選擇了光刻技術(shù)，我們是專業(yè)的集成電路設(shè)計(jì)公司,，深知光刻技術(shù)的成熟度和生產(chǎn)效率,。我們很欣賞倒裝技術(shù)，要得到能讓市場(chǎng)接受的價(jià)格,，需要時(shí)間考驗(yàn),。COB金線連接時(shí)，數(shù)量太多品質(zhì)很難保證,，金線吸收藍(lán)光效率會(huì)降低,，金價(jià)堅(jiān)挺，因此COB金線連接只能作為細(xì)分市場(chǎng)應(yīng)用,，規(guī)模性的普及受限,。
長(zhǎng)運(yùn)通光電研究認(rèn)為，當(dāng)前設(shè)計(jì)燈具多采用單顆粒的低壓LED,，這是設(shè)計(jì)燈具需要電源轉(zhuǎn)換的主要原因,。要想得到最佳的驅(qū)動(dòng)效率，最好的方式是能讓LED電壓更接近驅(qū)動(dòng)電壓值,。這樣就不在需要電源轉(zhuǎn)換,，恒流源簡(jiǎn)化的電路結(jié)構(gòu)就可以完成驅(qū)動(dòng)任務(wù)。
長(zhǎng)運(yùn)通光電研究發(fā)現(xiàn),，LED有與白熾燈同樣的一項(xiàng)特性,。白熾燈采用鎢絲發(fā)光，可以做到1.5-380V電壓適應(yīng),，通過(guò)鎢絲粗細(xì)長(zhǎng)短獲得不同的阻抗,，去適應(yīng)不同的電壓驅(qū)動(dòng)要求,。而LED同樣可以采用多數(shù)量串接，獲得不同的高電壓值,，可見(jiàn)標(biāo)稱值電壓是發(fā)展高壓LEDs的導(dǎo)向標(biāo),。實(shí)際上國(guó)外的交流LED和高壓LED也是通過(guò)光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，正式因?yàn)槠x了標(biāo)稱值導(dǎo)向標(biāo),，一直都沒(méi)能找到正確的市場(chǎng)定位,。
需要開(kāi)發(fā)幾款標(biāo)稱值電壓？長(zhǎng)運(yùn)通光電研究認(rèn)為,，各國(guó)市電電壓主要是110V和220V,，在同等功率下串并即可獲得到同等功率光源。為此,，市電集中開(kāi)發(fā)一款110V-LEDs即可滿足照明需要,。在低壓電源部分,，開(kāi)關(guān)電源長(zhǎng)期形成12V,、24V、36V,、48V標(biāo)稱值電壓,，汽車是12V或24V電壓，風(fēng)力和太陽(yáng)能均需要鉛酸蓄電池儲(chǔ)能,，需要是12V和24V,。為此應(yīng)著重考慮12V-LED設(shè)計(jì)，因?yàn)?4V,、36V,、48V均是12V倍數(shù)，正常情況下LEDs串接,，均能靈活的設(shè)計(jì)產(chǎn)品,。
高壓LEDs可以使得我們的設(shè)計(jì)不再需要電源電壓轉(zhuǎn)換，或者沿用傳統(tǒng)成熟的開(kāi)關(guān)電源,，不需要在開(kāi)發(fā)新的電源系統(tǒng),。同時(shí)歡迎新的電源設(shè)計(jì)支持LED，但是需要能在驗(yàn)證后的電源基礎(chǔ)上保證我們的設(shè)計(jì)燈具壽命,，提升LED產(chǎn)品可靠性,。
三． 去電源化設(shè)計(jì)
圖1是目前主要幾種設(shè)計(jì)方式，AC-LED因其整流橋部分也是采用LED組合設(shè)計(jì)的,，整流橋部分也是發(fā)光的一部分,。它的優(yōu)點(diǎn)是體積可以設(shè)計(jì)最小。缺點(diǎn)是在很小的體積下集中散熱,，同時(shí)還要做絕緣處理,，設(shè)計(jì)成本最高,。再因?yàn)長(zhǎng)ED本身反向耐壓值偏低，只有10V左右,，使的要獲得到幾百伏的反向整流耐壓,，要浪費(fèi)30%LED顆粒。因此,，交流LED發(fā)展這幾年來(lái)一直都無(wú)法讓客戶接受的價(jià)格,。但是分析認(rèn)為還是會(huì)有5%的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，因?yàn)榻涣鱈ED體積最小,，在針對(duì)體積要求很高的細(xì)分市場(chǎng),。
圖1中LV-LED部分是目前使用最多的驅(qū)動(dòng)方式，包括傳統(tǒng)的整流橋部分,，單顆粒LED,，在中間需要一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換電路。電壓轉(zhuǎn)換部分沿用了傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源技術(shù),，去電源化設(shè)計(jì)就是針對(duì)電源驅(qū)動(dòng),，開(kāi)發(fā)更合適LED應(yīng)用電路，在批量的過(guò)程中簡(jiǎn)便可靠,，采用傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)LED以后會(huì)受到去電源化技術(shù)挑戰(zhàn),。去電源化設(shè)計(jì)是針對(duì)照明設(shè)計(jì)專用驅(qū)動(dòng)電路，在有些數(shù)細(xì)分市場(chǎng)不能被專用驅(qū)動(dòng)IC所覆蓋,，還是會(huì)使用開(kāi)關(guān)電源,，大約會(huì)有10-20%市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
圖 1 交流LED,、高壓LED和低壓LED電路示意
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