剖析無電解電容LED光引擎的缺點(diǎn)及問題
文章來源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2013-10-23
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其實(shí)可以非常簡單地給光引擎下一個(gè)定義：那就是凡是把led光源和LED驅(qū)動(dòng)電源結(jié)合為一個(gè)模塊的就可以稱為光引擎。更通俗一點(diǎn)的可以這樣來說,，凡是把恒流驅(qū)動(dòng)源放到LED鋁基板上去就成為光引擎,。
有人把cob LED稱為光引擎，顯然是不對(duì)的!因?yàn)樗鼪]有集成恒流驅(qū)動(dòng)源,，沒有“驅(qū)動(dòng)”,，怎么能夠稱為“引擎”？
從電源的種類又可以分為直流光引擎和交流光引擎兩大類,。不過,，當(dāng)前由于室內(nèi)燈具開始大量采用光引擎，所以我們更多關(guān)注交流市電的光引擎,。
那么是不是整個(gè)LED燈具也可以稱為光引擎呢?當(dāng)然不可以,。正如整個(gè)汽車不能稱為引擎一樣，引擎是汽車的動(dòng)力總成,，LED照明企業(yè),，但是不等于汽車，還要加上外殼才能成為汽車,。之所以需要有光引擎這樣的產(chǎn)品,，是因?yàn)樗械臒艟哂懈魇礁鳂拥耐庥^。有些燈具甚至可以稱為藝術(shù)品,。就拿白熾燈來說,，可以說它只有最簡單的燈泡一種形式，恒光,，頂多再加上蠟燭燈或極小的圣誕燈,�,？墒撬耐庑慰墒怯懈魇礁鳂拥摹Ｓ绕涫撬舾歉魇礁鳂拥墓に嚸佬g(shù)品,，極其華麗,。但是LED還必須加上極其復(fù)雜的恒流驅(qū)動(dòng)源才能相當(dāng)于一個(gè)白熾燈一樣工作(接上220V就可以亮)。如果把LED做成光引擎,，它就也像白熾燈一樣接上220V就可以亮(當(dāng)然還需要有與其相配的散熱器),。這樣一方面有助于標(biāo)準(zhǔn)化，另一方面也可以大大地便于外殼(和散熱器)設(shè)計(jì)者發(fā)揮其所能,。
采用光引擎的好處
很多人認(rèn)為推廣光引擎的主要目的是為了標(biāo)準(zhǔn)化以增加其互換性,。其實(shí)這種標(biāo)準(zhǔn)化并不應(yīng)該只從光引擎著手，而是應(yīng)該在統(tǒng)一散熱器和光引擎之間的接口上著手,。就拿led球泡燈來說,，需要統(tǒng)一的基本上就是光引擎和散熱器的尺寸，具體涉及到定位螺釘孔和散熱器的定位螺釘孔的尺寸位置,。即使是這么具體的問題,，也還有很多難處。因?yàn)樗呛屯邤?shù)和散熱器的散熱能力都有關(guān)系,。所以推廣光引擎不能只從互換性的好處來著眼,。
可以說推廣光引擎的最大好處有以下幾個(gè)方面：
1. 降低 led照明燈具廠家研發(fā)費(fèi)用，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期
因?yàn)樗蠰ED燈具的光學(xué)和電氣指標(biāo)都由光引擎生產(chǎn)廠家制定了,。甚至還推薦了相應(yīng)的散熱器,。燈具廠家只要把光引擎安裝到散熱器里面去就可以了。燈具廠商甚至不需要經(jīng)驗(yàn)豐富的光學(xué),、電子工程師,，也不需要購買昂貴的光學(xué)和電子儀器設(shè)備。換句話說,，光引擎可以大大降低LED燈具廠的準(zhǔn)入門限,，但卻不會(huì)因此而降低LED燈具的產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)然這要求光引擎的生產(chǎn)廠家本身就要有極高的水平才行,。
2. 推廣光引擎可以大大加速LED燈具的推廣
最近幾年隨著白熾燈的禁產(chǎn),，LED燈具即將迎來爆炸式的增長。LED燈具廠如雨后春筍般的大量涌出,。這雖然是一種必然趨勢(shì),，但是也帶來了很多問題，尤其是表現(xiàn)在LED燈具的質(zhì)量上的良莠不齊和各個(gè)廠商之間的無序的價(jià)格戰(zhàn),。LED光引擎的出現(xiàn)可以在很大程度上解決這類問題,。因?yàn)橘|(zhì)量是由幾家生產(chǎn)光引擎的大廠決定，價(jià)格也不可能有太大的出入,。這就大大地減少了由無序競爭而引起的內(nèi)耗,。有助于LED燈具產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,。
3. 提升了LED燈具的整體性能
例如提高了整體光效(lm/W)，這里是指包括電源效率在內(nèi)的整體光效,，當(dāng)然對(duì)于整燈來說也還應(yīng)當(dāng)包括燈罩的透光率(不過這不是由生產(chǎn)光引擎的公司負(fù)責(zé),，而是由生產(chǎn)散熱器的公司負(fù)責(zé))。也可以提高色溫,，LED照明企業(yè),，顯色指數(shù)等指標(biāo)。
4. 降低了成本
至少可以省去了恒流驅(qū)動(dòng)源的印制板,，及其生產(chǎn)成本,。
目前來說，最簡單而最重要的就是用于led球泡燈的光引擎,。下面我們就來看一下這種光引擎的構(gòu)成,。
LED球泡燈的光引擎
對(duì)于球泡燈來說，它的構(gòu)成已經(jīng)是非常接近標(biāo)準(zhǔn)化的了,。它主要是由三大部分構(gòu)成：LED光源,、恒流驅(qū)動(dòng)電源、散熱器和外殼(包括燈頭和燈罩),。
所以如果就拿LED球泡燈來說,，如果要做成光引擎就必須把它的電源板和LED板合成為一塊板,，可以看出其難度是很大的,。
1、 開關(guān)電源不適合做光引擎
開關(guān)電源雖然性能比較好,，效率也比較高,，恒光電器,照亮您的生活，但是最大的缺點(diǎn)就是元件數(shù)目非常多,，要和LED燈板集成在一起有很大難度,。有人就曾經(jīng)試圖這樣做，其結(jié)果是非常擁擠(見圖2)
從這張照片可以看出,，整個(gè)開關(guān)電源幾乎占據(jù)了70%以上的面積,，而把LED的空間減到最小。這種結(jié)構(gòu)顯然是不可行的,，因?yàn)樗坏珳p小了LED的發(fā)光面積,，也擋去一部分光線。而且最大的問題是減小了LED的散熱面積,。圖中看來可能是5個(gè)1W的LED,。如果要做成9W或10W的球泡燈更是完全不可能實(shí)現(xiàn)的了。
2,、 線性電源可以減少元件數(shù)但效率過低
為了減少元件數(shù),，最簡單的方法是改用線性電源,，通常線性電源只有5-6個(gè)元件，照明方案,，這樣就可以大大減小所占用的面積,。目前市面上的光引擎大多數(shù)都是采用無電解電容的線性恒流源，無電解電容方案是美國ExClara公司于2011年8月提出來的,，口碑,，以后有6-7家公司模仿他們的思路開發(fā)出類似的芯片。它的基本原理就是在輸入交流電壓波形的不同值時(shí)接入以不同恒流值驅(qū)動(dòng)的LED串,，以得到和交流整流以后半個(gè)正弦波形相匹配的電流波形,，從而可以得到接近于1的功率因數(shù)。這個(gè)可以從這種芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和波形圖來理解,。圖3就是美國Supertex公司的CL8801芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,。
它的電流和電壓波形如圖4所示。由圖中可以看出,，當(dāng)交流電壓上升至某一值時(shí)第一個(gè)開關(guān)接通,，第一串LED導(dǎo)通，同時(shí)選用第一個(gè)恒流源,；繼續(xù)上升至更高值時(shí)第一個(gè)開關(guān)斷開,，第二個(gè)開關(guān)接通，第一串連同第二串LED以更高電流的第二個(gè)恒流源導(dǎo)通,，照明產(chǎn)品,，以此類推，最后一串導(dǎo)通時(shí)間最短,，但導(dǎo)通電流最大(最后一個(gè)恒流源),。從而形成一個(gè)接近于電壓波形(半個(gè)正弦波)的電流波形，從而得到最高的功率因數(shù),。但是也帶來一系列的缺點(diǎn)和問題(見后面),。下面就是幾種采用無電解電容線性恒流源的光引擎：
這些都是無電解電容的線性恒流源的方案，達(dá)鑫的DS6622采用了一個(gè)橋堆一個(gè)壓敏電阻,，3個(gè)電阻一個(gè)電容和兩顆ic(DS6622),，一共8個(gè)元件，只占據(jù)了10%左右的面積,。這種光引擎從占用面積來看,，是一種可行的方案。« 1 2 »