全新的LED驅動—去電源化技術
一.LED照明路線分析
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/230455.htm照明燈具設計基于LED發(fā)光部分、驅動控制部分和光學散熱結構設計的三方博弈。
1.發(fā)光部分:LED發(fā)光芯片光效的不斷提高,LED不節(jié)能爭議慢慢淡去。在未來的幾年里,會有進一步的提升,加速LED應用奠定了堅實的基礎,燈具設計會變得簡單化趨勢。封裝方式會根據燈具應用而改變,長期以來按照LED散熱在發(fā)展封裝設計,隨著針對LED封裝散熱的理解,更合適專用燈具的封裝形式會陸續(xù)誕生。LED外延上游投資加大,競爭加劇,下游應用還沒有起來,勢必會造成LED芯片價格大幅度下降。相比封裝成本降低速度要快得多,有些LED成本已經低于封裝成本,因此封裝技術革新也是LED發(fā)展中最重要的部分之一?! ?/p>
2.驅動控制:驅動轉換效率的提高是最有效的解決辦法之一。提高電源轉化效率,可以降低整燈功率,是在提升整燈光效,節(jié)省散熱設計成本。功率因數需求之前的開關電源沒有法規(guī)要求,可是LED燈具各國以經有了硬性的指標??煽啃?、壽命的提高也是當前重要部分。還有對色溫,亮度,智能化也是未來的需求的方面,在稍后的時間里?! ?/p>
3.光學設計和散熱器:光學設計人性化,燈的設計近來發(fā)展迅速,還是先沿著替代路線開始。未來LED要發(fā)展更合適LED本身的燈具產品,散熱結構趨于合理性,更具標準化的模組光源顯露優(yōu)勢。新材料散熱技術陸續(xù)推出,成本會進一步降低?! ?/p>
我們要給公司一個定位,一個競爭的基點。我們對電源驅動設計比較理解,在這里找到突破點,重點分析制定未來的發(fā)展。我們要開發(fā)一些新的驅動方式,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。特備是內置電源的燈具,內部器件高達上百攝氏度,包括電解電容、磁性材料和漆包線均受到短壽威脅。
分析認為,只有取消短壽的器件LED燈具指標才能綜合性的提高,取消電感、電子變壓器,電解電容,徹底解決壽命及體積問題。提升電源驅動效率,減小發(fā)熱源延長燈具壽命。深知只有創(chuàng)新的技術才能讓自身跨越式的發(fā)展,截獲在LED技術演進道路上。只有自主創(chuàng)新,獲得更多的知識產權,為后續(xù)LED發(fā)展鋪平道路?! ?/p>
取消電源不能理解為不需要驅動,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驅動方式,取名為《去電源化技術》。
二.高壓標稱值LED設計
發(fā)展《去電源化設計》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、倒裝基板連接,COB金線連接、PCB單顆粒焊接等。長運通選擇了光刻技術,我們是專業(yè)的集成電路設計公司,深知光刻技術的成熟度和生產效率。我們很欣賞倒裝技術,要得到能讓市場接受的價格,需要時間考驗。COB金線連接時,數量太多品質很難保證,金線吸收藍光效率會降低,金價堅挺,因此COB金線連接只能作為細分市場應用,規(guī)模性的普及受限?! ?/p>
長運通光電研究認為,當前設計燈具多采用單顆粒的低壓LED,這是設計燈具需要電源轉換的主要原因。要想得到最佳的驅動效率,最好的方式是能讓LED電壓更接近驅動電壓值。這樣就不在需要電源轉換,恒流源簡化的電路結構就可以完成驅動任務?! ?/p>
長運通光電研究發(fā)現,LED有與白熾燈同樣的一項特性。白熾燈采用鎢絲發(fā)光,可以做到1.5-380V電壓適應,通過鎢絲粗細長短獲得不同的阻抗,去適應不同的電壓驅動要求。而LED同樣可以采用多數量串接,獲得不同的高電壓值,可見標稱值電壓是發(fā)展高壓LEDs的導向標。實際上國外的交流LED和高壓LED也是通過光刻技術實現的,正式因為偏離了標稱值導向標,一直都沒能找到正確的市場定位?! ?/p>
需要開發(fā)幾款標稱值電壓?長運通光電研究認為,各國市電電壓主要是110V和220V,在同等功率下串并即可獲得到同等功率光源。為此,市電集中開發(fā)一款110V-LEDs即可滿足照明需要。在低壓電源部分,開關電源長期形成12V、24V、36V、48V標稱值電壓,汽車是12V或24V電壓,風力和太陽能均需要鉛酸蓄電池儲能,需要是12V和24V。為此應著重考慮12V-LED設計,因為24V、36V、48V均是12V倍數,正常情況下LEDs串接,均能靈活的設計產品?! ?/p>
高壓LEDs可以使得我們的設計不再需要電源電壓轉換,或者沿用傳統(tǒng)成熟的開關電源,不需要在開發(fā)新的電源系統(tǒng)。同時歡迎新的電源設計支持LED,但是需要能在驗證后的電源基礎上保證我們的設計燈具壽命,提升LED產品可靠性?! ?/p>
三.去電源化設計
圖1是目前主要幾種設計方式,AC-LED因其整流橋部分也是采用LED組合設計的,整流橋部分也是發(fā)光的一部分。它的優(yōu)點是體積可以設計最小。缺點是在很小的體積下集中散熱,同時還要做絕緣處理,設計成本最高。再因為LED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30%LED顆粒。因此,交流LED發(fā)展這幾年來一直都無法讓客戶接受的價格。但是分析認為還是會有5%的市場機會,因為交流LED體積最小,在針對體積要求很高的細分市場。
圖1中LV-LED部分是目前使用最多的驅動方式,包括傳統(tǒng)的整流橋部分,單顆粒LED,在中間需要一個電壓轉換電路。電壓轉換部分沿用了傳統(tǒng)的開關電源技術,去電源化設計就是針對電源驅動,開發(fā)更合適LED應用電路,在批量的過程中簡便可靠,采用傳統(tǒng)的開關電源驅動LED以后會受到去電源化技術挑戰(zhàn)。去電源化設計是針對照明設計專用驅動電路,在有些數細分市場不能被專用驅動IC所覆蓋,還是會使用開關電源,大約會有10-20%市場機會。
圖1交流LED、高壓LED和低壓LED電路示意
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