分析：LED行業(yè)引擎“去電源化”如何引爆相關(guān)企業(yè)變革
日期：2015-11-4 14:39:10 閱讀：6232
導(dǎo)讀： 幾年前，集LED光源板和LED電源合二為一的“光電引擎”誕生，開(kāi)創(chuàng)了“光電引擎”工業(yè)化和自動(dòng)化生產(chǎn)的新時(shí)代。這種引擎是將LED光源燈珠和驅(qū)動(dòng)電源芯片集成設(shè)計(jì)在一塊基板(鋁或陶瓷)上，這種全新方案在生產(chǎn)時(shí)省去了變壓器、電感器和電解電容器，因此節(jié)省了昂貴的人工成本。
幾年前，集LED光源板和LED電源合二為一的“光電引擎”誕生，開(kāi)創(chuàng)了“光電引擎”工業(yè)化和自動(dòng)化生產(chǎn)的新時(shí)代。這種引擎是將LED光源燈珠和驅(qū)動(dòng)電源芯片集成設(shè)計(jì)在一塊基板(鋁或陶瓷)上，這種全新方案在生產(chǎn)時(shí)省去了變壓器、電感器和電解電容器，因此節(jié)省了昂貴的人工成本。
一、LED照明需要驅(qū)動(dòng)電源
LED照明光源和燈具需要有驅(qū)動(dòng)電源才能點(diǎn)亮和發(fā)光。光電引擎只是將LED燈珠和驅(qū)動(dòng)電源集成設(shè)計(jì)在同一塊基板上，因此所謂“去電源化”其實(shí)是一個(gè)偽命題。眾所周知，LED是一個(gè)通電即發(fā)光的二極管，需要給它供給一個(gè)直流恒定電流才能無(wú)閃爍發(fā)光，所以還是需要直流恒流驅(qū)動(dòng)電源的存在。目前的LED光源和燈具大多數(shù)是采用低壓LED(LVLED)技術(shù)，將N個(gè)LED燈珠多并少串，組成一個(gè)低電壓、大電流驅(qū)動(dòng)的光源板，它的點(diǎn)亮需要一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電源模組，通常是隔離或者非隔離的開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)電源模組，往往將它們內(nèi)置在LED光和燈具的狹小空間中。由于高壓LED模組(HVLEDs)技術(shù)和高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)芯片的興起，可以將LED燈珠組成多串少并的應(yīng)用模式和采用無(wú)電解電容器、變壓器和電感器的直流驅(qū)動(dòng)電源。HVLEDsil高電壓(45～280V)、小電流(10～60mA)光源板的應(yīng)用方案，HVLEDs的最大優(yōu)點(diǎn)是采用高壓LED(HVLED)的均布技術(shù)和有效降低LED光源的發(fā)熱溫度；高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)電源芯片的應(yīng)用電路無(wú)需電解電容器、變壓器、電感器，這樣可以將高壓線性恒流電源設(shè)計(jì)在光源板上，組成光電引擎，將恒流驅(qū)動(dòng)電源集成在LED光源板上。高壓線性恒流芯片、整流橋堆和高壓LED燈珠可以通過(guò)自動(dòng)貼片機(jī)貼在同一塊板上，采機(jī)器自動(dòng)化生產(chǎn)，可以大大節(jié)省人工、提高生產(chǎn)力。
用同一種光電引擎可以生產(chǎn)不同款式的LED球泡燈、筒燈、天花燈等光源。高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)電源目前的輸入電壓范圍較窄，只能適合定電壓輸入，它的脈動(dòng)直流輸出還有寄生的工頻及其倍頻的殘余，需要在芯片設(shè)計(jì)上作進(jìn)一步改進(jìn)和技術(shù)提升。
光電引擎是LED照明燈技術(shù)未米發(fā)展方向之一，它因?yàn)槿サ袅薒ED光源和燈具中的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電源模組，而大大節(jié)省了昂貴的人工和大大提高企業(yè)生產(chǎn)效率，進(jìn)一步降低成本，隨著HVLED燈珠和高壓線性恒流芯片的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的提高和完善，LED照明產(chǎn)品將得到的廣泛應(yīng)用和普及。
二、光電引擎“去電源化”引爆相關(guān)企業(yè)變革
光電引擎技術(shù)的興起和普及，首先將LED芯片封裝廠從生產(chǎn)單顆LED燈珠封裝導(dǎo)入生產(chǎn)LED光電引擎模組，LED芯片封裝廠必須進(jìn)入N種產(chǎn)品多元化生產(chǎn)才能更有生機(jī)。其次，LED光源和燈具生產(chǎn)廠的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)將更加簡(jiǎn)單、快捷、有效，用光電引擎組裝一個(gè)LED球泡燈平均只需要10s時(shí)間。
任何新生事物的初期都不完善，需要有一個(gè)技術(shù)改進(jìn)的過(guò)程，人們對(duì)新事物也需要一個(gè)認(rèn)知的過(guò)程。在LED照明產(chǎn)品發(fā)展的歷程中必然會(huì)誕生一些尚未認(rèn)知的新事物，如LED燈絲燈、LED光電引擎等，筆者非常看好技術(shù)創(chuàng)新的LED燈絲燈、LED光電引擎，任何新產(chǎn)品都會(huì)給企業(yè)家?guī)?lái)新的市場(chǎng)和新的利潤(rùn)增長(zhǎng)空間，也將會(huì)給人類帶來(lái)新的體驗(yàn)，享受科技進(jìn)步的快樂(lè)！LED照明的一部分產(chǎn)品適合去掉獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電源模組，特別是室內(nèi)照明光源和燈具。但還有不少LED照明產(chǎn)品是不適宜去掉外置的、獨(dú)立的電源模組的，如某些戶外照明光源和燈具。
三、線性性恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)日趨完善
LED照明燈具的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)源追求高功率因素(PowerFactor，PF)和低總諧波失真(Tota1Harmonic，Distortion，THD)既是客戶的希望也是電力系統(tǒng)的要求。能源之星（EnergyStar，是美國(guó)能源部和美國(guó)環(huán)保署共同推行的一項(xiàng)政府計(jì)劃，旨在更好地保護(hù)生存環(huán)境、節(jié)約能源）和國(guó)際電信委會(huì)(ICE)規(guī)定LED驅(qū)動(dòng)芯片必須具備高功率因素校正(PFC)功能.以確保LED燈具的轉(zhuǎn)換效率和燈具壽命。
LED燈具電源引入高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)新一代電源技術(shù)，無(wú)電源的開(kāi)關(guān)變換，因而也就無(wú)自身的開(kāi)關(guān)頻率線余，紋波也將大大降低，應(yīng)用電路無(wú)變壓器等磁性器件和電解電容器，線性電源的PF提高、THD下降。
高PF和低THD高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)芯片因其應(yīng)用電路簡(jiǎn)潔高效和應(yīng)用成本低廉，將會(huì)成為室內(nèi)平價(jià)LED光源和燈具驅(qū)動(dòng)電源首選之一。
高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)芯片大多數(shù)是采用分段點(diǎn)亮的技術(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)HVLED發(fā)光。目前分段的方法有1段、3段、4段、6段等。分段越多，電源工作效率越高，但HVLED控制線也會(huì)相應(yīng)增加。如分成N段，控制線則N+1，分段過(guò)多電源效率提高并不明顯噸，但應(yīng)用線路略略顯復(fù)雜，LED燈具設(shè)計(jì)師所不希望如此。比較適合光電一體化模塊應(yīng)用的是1段、3段、4段的分段驅(qū)動(dòng)，1段內(nèi)置一個(gè)MOS的驅(qū)動(dòng)，雖然電源效率較差，但能滿足蠟燭燈特小空問(wèn)的需要；3段和4段驅(qū)動(dòng)內(nèi)置3-4個(gè)MOS是日前優(yōu)選的恒流驅(qū)動(dòng)方法，兼顧電源效率、PF和THD，應(yīng)用方案比較簡(jiǎn)潔，應(yīng)用成本較低。內(nèi)置MOS特別適合一體化光電模塊的應(yīng)用，應(yīng)用電路零件少，有利于LED的配光分布設(shè)計(jì)。
目前高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)電源輸入電壓范圍較窄，只能適合定壓輸入，它的脈動(dòng)直流輸還有寄生工頻和倍頻殘余，導(dǎo)致其制成LED照明燈后還發(fā)生頻閃現(xiàn)象。這些問(wèn)題造成業(yè)內(nèi)對(duì)光引擎環(huán)境受限較多，應(yīng)用范圍窄的誤解。高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)電源芯片是一種定電壓輸入的驅(qū)動(dòng)電源芯片，最初對(duì)輸入電流的寬容度從±10%升至±20%，基本滿足不少使用地區(qū)電網(wǎng)波動(dòng)的要求；面對(duì)頻閃問(wèn)題，需要制定LED照明燈的頻閃評(píng)估共識(shí)，比如日光燈、筒燈使用時(shí)離開(kāi)受眾均在50cm以上，那么在50cm以外沒(méi)有頻閃就認(rèn)認(rèn)定為合格產(chǎn)品。縱然如此，光電引擎還需要在電源芯片設(shè)計(jì)上作進(jìn)一步和技術(shù)提升。
高壓線性驅(qū)動(dòng)芯片經(jīng)過(guò)幾代的改進(jìn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)在已經(jīng)從最初的模擬電電路芯片走向數(shù)模混合電路芯片，并向數(shù)字電路芯片發(fā)展，因此高壓線性驅(qū)動(dòng)芯片的性能日趨完；善，更加穩(wěn)定。目前，數(shù)模混合的高階分段線性恒流驅(qū)動(dòng)芯片已經(jīng)量產(chǎn)。
另一方面，由于高導(dǎo)熱塑料散熱器、塑包鋁散熱器技術(shù)日趨完苔，性價(jià)比更好，鋁塑散熱器的成本比全金屬散熱器更低，絕緣性能更好，所以用光電引擎和塑包鋁散熱器組成的光源和燈具更加安全可靠。
四、光電引擎技術(shù)繼續(xù)創(chuàng)新
光電引擎技術(shù)發(fā)展依賴HVLEDs技術(shù)和高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)而發(fā)展，從幾年前采用“多芯封裝光電引擎”，發(fā)展到“環(huán)形HVCOB光電引擎”，再向“裸晶HVCOB光電引擎”發(fā)展，技術(shù)不斷創(chuàng)新，成本不斷降低，性價(jià)比更好。
隨著具備中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“熒光晶體”材料的發(fā)明成功，“熒光晶體光電引擎”有望不久誕生。
“熒光晶體光電引擎”是將無(wú)背鍍藍(lán)光LED燈珠直接綁定在熒光晶體的基板上，設(shè)計(jì)成C型的HVLEDs串，高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)芯片和整流橋堆芯片也綁定在同一面上，由于熒光晶體接受藍(lán)光后能激發(fā)白光，因而可無(wú)須對(duì)藍(lán)光LED用熒光粉膠裹涂封裝。因此該光電引擎的熒光晶體背面在LED點(diǎn)亮?xí)r可發(fā)出白光。這是LED照明技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。
五、光電引擎促使燈具換新貌
光電引擎技術(shù)日趨成熟促使LED燈具在設(shè)計(jì)上不斷推陳出新。由于采用HVLED技術(shù)、LED燈珠均布術(shù)、高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)和塑包鋁、高導(dǎo)熱塑料散熱器技術(shù)，新一代采用光電引擎的LED照明燈具身影更加矯健、質(zhì)量輕、防水、抗鹽霧性能更好、無(wú)外置電源。
高導(dǎo)熱塑料散熱器、塑包鋁散熱器的技術(shù)日趨完善，性價(jià)比更好，鋁塑散熱器的成本比全金屬散熱器更低，絕緣性更好。用光電引擎和塑包鋁散熱器組成的光源和燈具更加安全可靠。
如室外照明燈具采用“光源+電源+光源”組合，內(nèi)置雙光源的光電引擎，可以靈活的用于制造各種室外燈具，如LED路燈、LED隧道燈、LED投光燈等。
工礦燈的光電引擎采用多組“HVLED燈珠+高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)電源”并用設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化燈面的光學(xué)設(shè)計(jì)，均布技術(shù)使每個(gè)HVLED得到散熱空間，可以使得整燈設(shè)計(jì)優(yōu)化，減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，縮小結(jié)構(gòu)體積和。采用光電引擎工礦燈優(yōu)勢(shì)明顯，傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的LED工礦燈則比較笨重。光電引擎已經(jīng)廣泛應(yīng)用在LED球泡燈、筒燈、天花燈燈光源，T8、T5燈管，工礦燈、路燈、隧道燈、投光燈等燈具。光電引擎正受到LED產(chǎn)業(yè)界歡迎。
