漫話LED照明燈具技術(shù)

1、漫話 LED 照明燈具技術(shù)顏重光 高工作為第四代的照明燈具, LED 照明燈具一經(jīng)推出就成為照明市場的寵兒, 節(jié)能降碳、長壽命成為其經(jīng)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(qū)動,超低功耗(單管 0.03瓦 -1 瓦電光功率轉(zhuǎn)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(nèi)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(dá) 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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)。現(xiàn)代 LED 照明燈具由有機燈罩、光學(xué)透鏡、 LED 光源 陣列、 LED 光源散熱器、驅(qū)動恒流源、標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)今天 LED 照明燈具產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展相當(dāng)迅速, LED 照明燈具所需各種機電光學(xué) 零件、 LED 光源、驅(qū)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(xì)分各專業(yè)公司精心設(shè)計制造。專業(yè) LED 燈具廠的工作重點是 內(nèi)外銷售渠道、新產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計開發(fā),以滿足客戶需要為已任、為主業(yè),實行 以銷定產(chǎn)的戰(zhàn)略規(guī)劃。室內(nèi)照明是 LED 照明燈具的海量市場。因此開發(fā)結(jié)構(gòu)輕巧多變, LED 光源 功率在 3-30W ,發(fā)光亮度相當(dāng)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(dāng)今 LED 照明燈具企業(yè)的巨大商機。 創(chuàng)新造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)LED 照明燈具的基本結(jié)構(gòu)雷同,大多由上述所指六部分組合設(shè)計而成,因 此類似的產(chǎn)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(chǎn)品 才能獨贏,創(chuàng)新

4、的工業(yè)造型設(shè)計有利于企業(yè)在短時間內(nèi)大批量生產(chǎn)。因此對于 LED 燈具生產(chǎn)廠商來說,具有新奇創(chuàng)新造型設(shè)計思維的結(jié)構(gòu)設(shè)計師團(tuán)隊無疑是 公司的聚寶盆。 從創(chuàng)新造型構(gòu)思到完整的工業(yè)生產(chǎn)用結(jié)構(gòu)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(gòu)思必須得到市場的認(rèn)可,才具有去大批量生產(chǎn)的價值,因此 LED 燈具廠必須將創(chuàng)新造型構(gòu)思的新產(chǎn)品先打樣拿到 市場上尋求客戶的認(rèn)可, 以求得客戶的訂單, 爾后才有大批量生產(chǎn)機會。 但是并 非所有的新構(gòu)思都具有大批量生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)鏈縮短了企業(yè)應(yīng)對市場需求的時間和節(jié)省 了企業(yè)積壓資金的風(fēng)險。LED 驅(qū)動恒流源技術(shù)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(nèi) 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(guān)電源原理的降壓模式是既節(jié) 能又經(jīng)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(shù)。使用于此類開關(guān)電源的集成電路目前已經(jīng)有很多種, 但是室內(nèi)照明用 LED 燈具其內(nèi)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(yīng)用電路簡單、周邊零件較少的新一代 LED 照明燈具專用 驅(qū)動 IC ,如 PI 剛剛推出的適合設(shè)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(yīng)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(shè)計非隔離式電源方案 (圖 3 ,也充分體現(xiàn)應(yīng)用電路簡單和低成本的新理念。因此,選擇性能優(yōu)越、 技術(shù)先進(jìn)的電源驅(qū)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(rèn)證與驅(qū)動電源電路、及所用 IC 有密切關(guān)系。 圖 2 適合設(shè)計隔離式電源方案的 LinkSwitch-PH PI-5837-060710圖 3 適合設(shè)計非隔離式電源方案 LinkSwitch-PLLinkSwitch-PH 和 LinkSwitch-PL 產(chǎn)品系列都集成了單級功率因數(shù)校正 (PFC,可使 SSL 照明具的功率因數(shù)達(dá)到 0.9以上。 LinkSwitch-PH 器件采用 了初級側(cè)控制技術(shù),因此可省去傳統(tǒng)反激式設(shè)計中常用的光耦器和眾多輔助元 件。非隔離式 LinkSwitch-PL 設(shè)計可進(jìn)一步減少

8、元件數(shù)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(shè)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(yīng)用電路元件數(shù)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(chǎn)品不僅能簡化反激式電源設(shè)計, 還可提高其效率, 并且 還能在高達(dá) 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(nèi)照明應(yīng)用的單電壓產(chǎn)品和通用輸入產(chǎn)品。期待國內(nèi)本土 IC 設(shè)計公司盡早擺脫抄版、模仿的套路,希望能早日創(chuàng)新設(shè)計生產(chǎn)如 PI 這一代新 產(chǎn)品,使中國成為名

9、副其實的 LED 照明燈具生產(chǎn)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(xué)透鏡、散熱器、標(biāo)準(zhǔn)接口燈頭等在新 產(chǎn)品的設(shè)計初期都可選用中國強大的 LED 照明燈具產(chǎn)業(yè)鏈配套市場產(chǎn)品,為降 低生產(chǎn)成本而優(yōu)先選用共模零配件。 在客戶認(rèn)可的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步設(shè)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(guān)鍵技術(shù)LED 燈具長壽命的關(guān)鍵技術(shù)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(zhì)量

10、和生產(chǎn)工藝、 LED 光源工作電流、 散熱有關(guān), 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(shù)瓶頸。其次是驅(qū)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(qū)動 IC 成為關(guān)鍵的關(guān)鍵;鋁電解電容器的壽命還與使 用環(huán)境溫度有很大關(guān)系, 環(huán)境溫度升高電解質(zhì)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(qū)動電源設(shè)計技術(shù)(PPT     顏重光   2010 05 2 LED  燈具驅(qū)動技術(shù)發(fā)展趨勢分析        顏重光