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决定LED灯的技术进展走势的五要素

2019-10-13 13:42

以9910系列为代表的恒流型控制IC做的LED电源,实际是限流,控制较简单,严格的说起来,其不属于开关电源控制的主流模式,开关电源控制的主流模式是一定要有基准和运放的。但这种IC出来就只能用于LED,很难用于其它的东西,只是因为LED对纹波要求极低。但因为是只用于LED,所以现在价格较高。基本就是使用9910加MOS管制作,输出无电解,一般我看很多人就是用工字电感做功率转换电感的。这种电源,一般厂家的芯片资料上有出图,基本都是降压式。我也不多说了,精于此道的人比我多的多。 二是以我为代表的,即是开关电源控制模式的恒流驱动器。这种,就是以普通的开关电源芯片为核心转换器件,这种芯片很多,如PI的TNY系列,TOP系列,ST的VIPER12,VIPER22,仙童的FSD200等,甚至只用三极管或是MOS管的RCC等,都可以做。好处是成本低,可靠性也不错。因为普通的开关电源芯片不但价格好,而且都是经过大量使用的经典产品。象这种IC其实一般集成了MOS管,比9910外加MOS方便,但控制方式复杂一些,需要外加恒流控制器件,可以用三极管,或是运放。磁性元件可以用工字电感,亦可用带气隙的高频变压器。 我爱用变压器,因为电感的成本虽然很低,但我觉得其带负载能力不行,再者调节感量也不灵活。所以我觉得比较好的器件选择是,普通的集成MOS的开关电源芯片加高频变压器,从性能,成本上,都是理想的选择,不需要去用什么恒流IC,那种东西,又不好用,又贵。 后说一下,区别这两种电源,一个重要的方法,就是看其输出是否有电解电容作滤波。 关于供电问题 不管是做限流型恒流控制的电源,还是运放控制的恒流电源,都要解决供电问题。即开关电源芯片工作的时候是需要一个相对稳定的直流电压为其芯片供电的,芯片的工作电流从一个MA到几个MA不等。有一种象FSD200,NCP1012,和HV9910,此种芯片是高压自馈电的,用起来是方便,但高压馈电,造成IC热量的上升,因为IC要承受约300V的直流电,只要稍有一点电流,就算一个MA,也有零点三瓦的损坏耗了。一般LED电源不过十瓦左右,损失零点几瓦一下就可以将电源的效率拉下几个点。还有就是典型象QX9910.,用电阻下拉取电,这样,损耗就在电阻上,大约也得损失它零点几瓦吧。还有就是磁耦合,就是用变压器,在主功率线圈上加一个绕组,就象反激电源的辅助绕组一样,这样可以避免损掉这零点几瓦的功率。这也是我为什么不隔离电源还要用变压器的原因之一,就是为了避免损失那零点几瓦的功率,将效率提几个点。 不隔离型降压式电源设计方法概论 非隔离降压型是现在普遍使用的电源结构,其几乎占了日光灯电源九十以上。很多人都以为不隔离电源只有降压型一种,一说不隔离,就想到降压型,就想到说对灯不安全-指电源损坏后。其实降压型只是一种,还有两种基本结构,即升压,和升降压,即BOOSTANDBUCK-BOOST,后两种电源即使损坏。不会影响到LED,有这种好处。 现在LED日光灯电源,做灯的厂家普遍要求放在灯管内,如放T8灯管内。很少一部分外置。不知道为什么都要这样。其实内置电源又难做,性能也不好。但不知为什么还有这么多人这样要求。可能都是随风倒吧。外置电源应该说是更科学,更方便才对。但我也不得不随风倒,客户要什么,我就做什么。但做内置电源,有相当难度哦。因为外置的电源,形状基本没有要求,想做多大做多大,想做成什么形状也没关系。内置电源,只能做成两种,一种是用的多的,就是说放在灯板下面,上面放灯板。 下面是电源,这样就要求电源做的很薄,不然装不进。而且这样只能把元件倒下,电源上的线路也只有加长。我认为这样不是个好办法。不过大家普遍喜欢这样搞。我就搞。还有就是用的少一些,放两端的,即放在灯管两头,这样好做些,成本也低些。我也有做过,基本就是这两种内置形状了。

随着地球温室气体排放问题日益严重,逼近地球自我调节的临界点,各国纷纷出台相关政策,包括我国在内的世界各国政府必需刻不容缓的执行节能减排,LED灯是目前节能的绿色环保电光源,自然成为照明节能减排的主要选项,随着led灯成本与价格的逐渐降低,其普及的速度也在加快,在2020年以前,LED灯的市场占有率将超过50. 降低LED灯的成本 LED芯片占据LED灯成本的主要部分,因而降低LED的成本的主要途径就是降低LED芯片的成本。 LED芯片技术发展的关键在于基底材料和外延生长技术。基底材料由传统的蓝宝石材料、硅和碳化硅,发展到氧化锌、氮化镓等新材料。在短短数年内,借助于包括芯片结构、表面粗化处理和多量子阱结构设计在内的一系列技术改进,LED在光效方面实现了巨大突破。 硅基底成本很低,技术在不断进步中,但目前发光效率还不满意,如果保持这种发展速度,一旦达到较高水平,则硅基底成为主要的技术方案成为必然的选择,企业也将获得巨大的经济回报。 提高LED灯的光效 决定LED灯的技术发展方向的五要素 提高光效还可以从提高有效光线的比例入手。薄膜芯片技术能够减少各侧面的光输出损耗,借助底部的反射面使97以上的光线从正面输出,使得电能转换得到的光线绝大部分都是有效光线,不但显着提高LED的光效,还为透镜设计创造了优越的便利条件。薄膜芯片技术是目前超亮LED芯片生产中的核心技术。 提高LED灯的显色性 在高亮度白光LED中,一小部分蓝光发生斯托克斯位移后具有更长的波长。这是好事情,因为这使得LED灯厂商可以使用许多不同颜色的荧光粉层,从而扩展发射光谱,有效地提高LED的显色指数。采用荧光粉的白光LED获得的高CRI是有代价的,因为斯托克斯位移会造成白光LED的效率低于单色LED的效率。不过对于大多数照明应用而言,宁愿选用高CRI而效率略低的LED灯。 提高LED灯电源的效率 不管是做限流型恒流控制的电源,还是运放控制的恒流电源,都要解决供电问题。即开关电源芯片工作的时候是需要一个相对稳定的直流电压为其芯片供电的,芯片的工作电流从一个MA到几个MA不等。象FSD200,NCP1012,和HV9910,此种芯片是高压自馈电的,用起来是方便,但高压馈电,造成IC热量的上升,因为IC要承受约300V的直流电,只要稍有一点电流,就算一个MA,也有零点三瓦的损坏耗了。一般LED电源不过十瓦左右,损失零点几瓦一下就可以将电源的效率拉下几个点。典型的象QX9910.,用电阻下拉取电,这样,损耗就在电阻上,大约也得损失它零点几瓦吧。还有就是磁耦合,就是用变压器,在主功率线圈上加一个绕组,就象反激电源的辅助绕组一样,这样可以避免损掉这零点几瓦的功率。这也是为什么不隔离电源还要用变压器的原因之一,就是为了避免损失那零点几瓦的功率,将效率提几个点。 提高LED灯系统可靠性 LED的整体效率、使用寿命和可靠性必须通过系统优化才能得以提升。 光源:紧凑、高效,选择合适的颜色和输出功率。 控制和驱动:使用电子电路实现LED的恒流驱动和控制。 热管理:若要达到更长的使用寿命必须控制LED节点温度,散热模型计算与新材料新工艺的运用是LED灯技术热点。 光学元件:透镜、反射器或导光板材料是将光线聚焦在目标区域或分散在四周,这要根据设计需求而定。 随着LED技术的快速发展以及LED光效的逐步提高,LED灯的应用将越来越广泛。特别是随着性能源短缺问题的日益严重,LED灯将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的必然选择。此外,在室内灯具设计方面,LED将趋向智能化、多样化和艺术化。

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