漫話LED照明燈具技術

1、漫話 LED 照明燈具技術顏重光 高工作為第四代的照明燈具, LED 照明燈具一經推出就成為照明市場的寵兒, 節(jié)能降碳、長壽命成為其經典的賣點。 LED 高節(jié)能:節(jié)省能源無污染即為環(huán)保, 直流驅動,超低功耗(單管 0.03瓦 -1 瓦電光功率轉換接近 90%,相同照明效 果比傳統(tǒng)光源節(jié)能 80%以上。 LED長壽命:LED 光源被稱為長壽燈, 固體冷光 源,環(huán)氧樹脂封裝,燈體內也沒有松動的部分,不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、 光衰快等缺點,使用壽命可達 5萬到 10萬小時,比傳統(tǒng)光源壽命長 10倍以上。 LED 利環(huán)保:LED 是一種綠色光源,環(huán)保效益更佳,光譜中沒有紫外線和紅外 線,熱量低和無

2、頻閃,無輻射,而且廢棄物可回收,沒有污染不含汞元素,冷光 源,可以安全觸摸,屬于典型的綠色照明光源。LED 照明燈具不同于傳統(tǒng)的照明燈具,它選用光電轉換效率更高的 LED 平 面光源,選用與光源匹配的專用低電壓恒流源。因此 LED 照明燈具與傳統(tǒng)照明 燈具有完全不同的結構?，F(xiàn)代 LED 照明燈具由有機燈罩、光學透鏡、 LED 光源 陣列、 LED 光源散熱器、驅動恒流源、標準接口燈頭等六部分組成。如圖 1所 示。 圖 1 現(xiàn)代 LED 照明燈具機電結構今天 LED 照明燈具產業(yè)鏈發(fā)展相當迅速, LED 照明燈具所需各種機電光學 零件、 LED 光源、驅動電源的集成電路、塑料和金屬模具、鋁材的拉

3、伸和鑄造、 表面處理等都已細分各專業(yè)公司精心設計制造。專業(yè) LED 燈具廠的工作重點是 內外銷售渠道、新產品的創(chuàng)新設計開發(fā),以滿足客戶需要為已任、為主業(yè),實行 以銷定產的戰(zhàn)略規(guī)劃。室內照明是 LED 照明燈具的海量市場。因此開發(fā)結構輕巧多變, LED 光源 功率在 3-30W ,發(fā)光亮度相當于 15-100W 的白熾燈、熒光燈的新一代 LED 照明 燈具是全球市場的呼喚,也是當今 LED 照明燈具企業(yè)的巨大商機。 創(chuàng)新造型與結構設計技術LED 照明燈具的基本結構雷同,大多由上述所指六部分組合設計而成,因 此類似的產品在市場上會互相傾軋、 低價競爭, 唯有以造型新奇吸人眼球的產品 才能獨贏,創(chuàng)新

4、的工業(yè)造型設計有利于企業(yè)在短時間內大批量生產。因此對于 LED 燈具生產廠商來說,具有新奇創(chuàng)新造型設計思維的結構設計師團隊無疑是 公司的聚寶盆。 從創(chuàng)新造型構思到完整的工業(yè)生產用結構零件圖, 是企業(yè)贏得新 市場的法寶之一。一種新的 LED燈具造型構思必須得到市場的認可,才具有去大批量生產的價值,因此 LED 燈具廠必須將創(chuàng)新造型構思的新產品先打樣拿到 市場上尋求客戶的認可, 以求得客戶的訂單, 爾后才有大批量生產機會。 但是并 非所有的新構思都具有大批量生產的機會,也許是十里挑一,也許是百里挑一。 東莞和寧波的慈溪、寧海對新穎造型做手模的價格已低至企業(yè)自已養(yǎng) CNC 和熟練操作工的成本, 真是

5、完整的產業(yè)鏈縮短了企業(yè)應對市場需求的時間和節(jié)省 了企業(yè)積壓資金的風險。LED 驅動恒流源技術LED 光源的基本工作原理決定它必須使用穩(wěn)定的恒流源,過去一度使用的 阻容降壓、線性穩(wěn)壓、線性穩(wěn)流都是對 LED 光源性能有很大損害的。室內 LED 照明使用的是市電, 通常是 AC100V 或 AC220V , 因此 LED 照明 燈具要求使用 AC85-265V 的寬電壓輸入。使用開關電源原理的降壓模式是既節(jié) 能又經濟有效的好辦法,將通用的市電高壓降至 LED 光源適用的低壓再恒流是 行之有效的電源變換技術。使用于此類開關電源的集成電路目前已經有很多種, 但是室內照明用 LED 燈具其內部的空間都很

6、小和十分有限,這就需要使用電源 功能高度集成,而其應用電路簡單、周邊零件較少的新一代 LED 照明燈具專用 驅動 IC ,如 PI 剛剛推出的適合設計隔離式電源方案的 LinkSwitch-PH (圖 2 , 用于 6-18W 燈具效率最高、用于 12-50W 燈具成本最低,與前一代 IC 相比可省 去周邊 22個零件,節(jié)省空間和應用成本;以及適用于 3-16W 功率、輸出 350-1000mA 電流 LED 燈具用的 LinkSwitch-PL , 可適合設計非隔離式電源方案 (圖 3 ,也充分體現(xiàn)應用電路簡單和低成本的新理念。因此,選擇性能優(yōu)越、 技術先進的電源驅動 IC ,是企業(yè)贏得新市

7、場的法寶之二。 LED 照明燈具能否過 EMC 、 CE 、 UL 、 TUV 等認證與驅動電源電路、及所用 IC 有密切關系。 圖 2 適合設計隔離式電源方案的 LinkSwitch-PH PI-5837-060710圖 3 適合設計非隔離式電源方案 LinkSwitch-PLLinkSwitch-PH 和 LinkSwitch-PL 產品系列都集成了單級功率因數校正 (PFC,可使 SSL 照明具的功率因數達到 0.9以上。 LinkSwitch-PH 器件采用 了初級側控制技術,因此可省去傳統(tǒng)反激式設計中常用的光耦器和眾多輔助元 件。非隔離式 LinkSwitch-PL 設計可進一步減少

8、元件數量,不僅能提升系統(tǒng)可 靠性,還可降低物料清單 (BOM 成本。這兩種器件系列都采用單片設計總成 方案 -將控制器和 MOSFET 集成到單晶片上, 這樣可以減少應用電路元件數量 和省去控制器與功率 MOSFET 之間的寄生元件,因此可大大簡化 PCB 布局。 這些新的 LinkSwitch 產品不僅能簡化反激式電源設計, 還可提高其效率, 并且 還能在高達 305 VAC的輸入電壓下工作,因此它們可以用來開發(fā)適合于全球各 類種住宅及商業(yè)室內照明應用的單電壓產品和通用輸入產品。期待國內本土 IC 設計公司盡早擺脫抄版、模仿的套路,希望能早日創(chuàng)新設計生產如 PI 這一代新 產品,使中國成為名

9、副其實的 LED 照明燈具生產大國。 圖 4 LinkSwitch-PH的 DEMO 圖 5 LinkSwitch-PL的 DEMO 3-16W/ 350-1000mA優(yōu)先選用共模零配件現(xiàn)代 LED 照明燈具的有機燈罩、光學透鏡、散熱器、標準接口燈頭等在新 產品的設計初期都可選用中國強大的 LED 照明燈具產業(yè)鏈配套市場產品,為降 低生產成本而優(yōu)先選用共模零配件。 在客戶認可的基礎上可進一步設計自已公司 獨有而具專利的特色零配件。LED 燈具長壽命的關鍵技術LED 燈具長壽命的關鍵技術首先是選用上乘品牌的 LED 光源,如 CREE 、 OSRAM ; LED 光源的光衰與 LED 管芯的質量

10、和生產工藝、 LED 光源工作電流、 散熱有關, LED 光源散熱不暢將引起 LED 光源的光衰提前到來,散熱一直還是 LED 照明難以突破的技術瓶頸。其次是驅動電源少用和不用鋁電解電容器,因 為鋁電解電容器只有 4000-12000小時的壽命, 大大影響了 LED 燈具的長壽命這 一賣點,因此選好電源的驅動 IC 成為關鍵的關鍵;鋁電解電容器的壽命還與使 用環(huán)境溫度有很大關系, 環(huán)境溫度升高電解質的損耗加快, 環(huán)境溫度每升高 6 o C , 電解電容器壽命就會減少一半。Alec 2010-8-2參考資料  1 LED 照明驅動電源設計技術(PPT     顏重光   2010 05 2 LED  燈具驅動技術發(fā)展趨勢分析        顏重光