LED燈管驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)原理及趨勢分析
近幾年,LED作為新型節(jié)能光源,高歌猛進(jìn),一路由戶外向室內(nèi)照明應(yīng)用場所發(fā)展。今年剛開年,不少企業(yè)高調(diào)推出LED室內(nèi)照明產(chǎn)品,殺向LED室內(nèi)照明市場。LED日光燈管成為室內(nèi)應(yīng)用照明產(chǎn)品的核心成員,從而推動(dòng)LED燈管驅(qū)動(dòng)電源的市場爆發(fā)。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/325906.htmLED燈管市場爆發(fā)帶動(dòng)配件驅(qū)動(dòng)
目前的嚴(yán)峻市場形勢,對于LED企業(yè)而言,是幾多歡笑幾多愁。面對這場彌漫著生死硝煙的戰(zhàn)場,對于一些企業(yè)而言是結(jié)束,而對于另一些企業(yè)而言,戰(zhàn)爭卻是剛剛開始。
根據(jù)NPDDisplaySearch最新報(bào)告LEDLightingMarketandForecastReport,LED燈管2013年的國際市場占有率將達(dá)到6%,且將于2016年上升至22.3%。FL燈管2013年將輸出23,000萬根,2016年預(yù)計(jì)將增至79,100萬根。
據(jù)行業(yè)內(nèi)市場分析師預(yù)計(jì)在今明兩年我國LED驅(qū)動(dòng)電源的市場規(guī)模將擴(kuò)大數(shù)十億,且在技術(shù)上將迎來一定程度的突破,特別是在大功率LED驅(qū)動(dòng)電源領(lǐng)域,因?yàn)槭艿絃ED路燈的強(qiáng)勁需求驅(qū)動(dòng),很可能呈現(xiàn)出不錯(cuò)增長勢態(tài)。
LED照明的業(yè)內(nèi)人士都清楚,LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電源轉(zhuǎn)換器,它在整個(gè)照明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中看似不起眼,但卻又無比關(guān)鍵。統(tǒng)計(jì)表明,2012年國內(nèi)LED驅(qū)動(dòng)電源市場規(guī)模為101億元,同比往年增長37%。而受到LED照明市場巨大前景的利好刺激,越來越多的企業(yè)已經(jīng)開始進(jìn)入LED驅(qū)動(dòng)電源領(lǐng)域,未來市場規(guī)模有望進(jìn)一步擴(kuò)大。事實(shí)上,LED電源行業(yè)經(jīng)歷企業(yè)間的相互競爭和洗牌后,也正需要這么一個(gè)趨于穩(wěn)定增長的環(huán)境來進(jìn)行一些內(nèi)部提升和資源優(yōu)化。
市場表現(xiàn):定價(jià)難
LED燈管價(jià)格混亂,源于各廠家在光源模組、驅(qū)動(dòng)方案選擇上的不同,產(chǎn)品間的物料成本差異大。
以替換傳統(tǒng)燈管為主“從整體上看,LED燈管的主要市場還是在替換市場方面,因?yàn)檫@塊市場在短期內(nèi)釋放量大,目前的LED燈管都是以替換傳統(tǒng)日光燈管為主?!鄙钌请娖鞲笨偨?jīng)理林上耀針對目前的LED燈管市場作出了點(diǎn)評。
LED燈管在進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)格尺寸定型的時(shí)候,主要是以參考傳統(tǒng)日光燈管的規(guī)格尺寸、產(chǎn)品功率和照度來確定。
“LED燈管的尺寸、長度、堵頭規(guī)格和傳統(tǒng)日光燈管保持一致。LED燈管規(guī)格對應(yīng)的功率則以‘LED燈管功率=傳統(tǒng)日光燈管功率x50%’的定律來計(jì)算確定?!睋?jù)金其彬介紹,以T8管為例,LEDT8-0.6M-9W是對應(yīng)傳統(tǒng)T8-0.6M-18W,而LEDT8-1.2M-18W則對應(yīng)傳統(tǒng)T8-1.2M-36W。LEDT5燈管也是用類似的方法來和傳統(tǒng)燈管對應(yīng)。
LED日光燈管產(chǎn)品技術(shù)含量低,眾多小企業(yè)大量涌入,市場公模配件也十分普遍,很多產(chǎn)品的零配件通用,小企業(yè)來進(jìn)行加工生產(chǎn)以此來降低成本,也會(huì)讓產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,價(jià)格戰(zhàn)更激烈。企業(yè)在價(jià)格戰(zhàn)中利潤日益攤薄,很少企業(yè)能夠拿出資金來進(jìn)行長久研發(fā),行業(yè)間產(chǎn)品互相抄襲。企業(yè)的發(fā)展主要依賴于控制生產(chǎn)成本和增加銷售額,顯然采用這種思維模式去做LED室內(nèi)產(chǎn)品,也必將會(huì)把這個(gè)市場和產(chǎn)業(yè)越做越亂。
LED燈管驅(qū)動(dòng)十大設(shè)計(jì)原理
1、LED日光燈電源為什么一定要恒流的呢?
LED半導(dǎo)體的特性決定其受環(huán)境影響較大,譬如溫度升高,LED的電流會(huì)增加;電壓的增加,LED的電流也會(huì)增加。長期超過額定電流工作,會(huì)大大縮短LED的使用壽命。而LED恒流就是在溫度和電壓等環(huán)境因素變化時(shí),確保其工作電流不變。
2、LED日光燈電源要怎樣才可以與燈板匹配?
一些客戶先設(shè)計(jì)燈板,再找電源,發(fā)現(xiàn)很難有合適的電源,要么電流太大,電壓太小(如I>350mA,V<40V);要么電流太小,電壓太高(如I<40mA,V>180V),造成的結(jié)果是發(fā)熱嚴(yán)重,效率低,或者輸入電壓范圍不夠。其實(shí),選擇一個(gè)最優(yōu)良的串并接方式,加在每個(gè)LED上的電壓電流是一樣的,而電源的效果卻能發(fā)揮最好的性能。最好的方式是先和電源廠商溝通,量身定做。
3、LED日光燈電源的工作電流是多少才是最合適呢?
一般LED的額定工作電流20毫安培,有的工廠一開始就用到盡,設(shè)計(jì)20毫安培,實(shí)際上此電流下工作發(fā)熱很嚴(yán)重,經(jīng)多次對比試驗(yàn),設(shè)計(jì)成17~19毫安培是比較理想的,推薦設(shè)計(jì)為18毫安培。
4、LED日光燈電源的工作電壓是多少呢?
一般LED的推薦工作電壓是3.0-3.5V,經(jīng)測試,大部分工作在3.125V,所以按3.125V計(jì)算式比較合理的。M個(gè)燈珠串聯(lián)的總電壓=3.125*M 5、LED燈板的串并聯(lián)與寬電壓要多寬呢?
要使LED日光燈工作在輸入電壓范圍比較寬的范圍(全電壓)AC85~265V,則燈板的LED串并聯(lián)方式很重要。由于目前的電源一般為非隔離的降壓式電源,在要求寬電壓時(shí),輸出電壓不要超過72V,輸入電壓范圍是可以到達(dá)85~265V的。也就是說,串聯(lián)數(shù)不超過23串。并聯(lián)數(shù)不要太多,否則工作電流太大,發(fā)熱嚴(yán)重,推薦為6并/8并/12并??傠娏鞑怀^240毫安培為好。還有一種寬電壓方案,就是先用L6561/7527把電壓抬高到400V,然后再降壓,相當(dāng)于兩個(gè)開關(guān)電源,成本貴一倍,此方案性價(jià)比不高,沒有市場。
6、LED的串并聯(lián)與PFC功率因素及寬電壓的關(guān)系是什么樣的?
目前市場上的電源PFC有三種情況:一種是不帶PFC專用電路的,其PFC一般在0.65左右;一種是帶被動(dòng)式PFC電路的,燈板匹備得好,PFC一般在0.92左右;還用一種是用有源主動(dòng)式7527/6561電路做的,PFC可以達(dá)到0.99,但這個(gè)方案的成本比第二種方案貴一倍。所以第二種方案的較多。對于被動(dòng)式PFC電路:也叫做填谷式PFC電路,其工作電壓范圍是交流輸入電壓峰值的一半。如輸入是180V,其峰值是180*1.414=254V,峰值電壓的一半是127V,再減去降壓式的壓差30V,其最大輸出是90V,所以LED燈珠串聯(lián)數(shù)最多28串。因此,要想得到比較大的功率因素,燈珠的串聯(lián)數(shù)不能太多,否則,就達(dá)不到低電壓的要求。
7、LED日光燈電源恒流精度多少才最合適?
市場上有的電源的恒流精度太差,象市面上流行的PT4107/HV9910/BP2808/SMD802方案等恒流的方案,誤差達(dá)到±8%或±10%,恒流誤差太大。一般要求在±3%就可以了。按3%的誤差,6路并聯(lián),每路的誤差約±0.5%,如果是12路并聯(lián),每路的誤差約±0.25%,該精度足夠了。精度太高,成本會(huì)大大增加。而且對LED來講,17毫安培和17.5毫安培影響不大。
8、隔離/非隔離
一般隔離電源如做成15W,放在LED燈管內(nèi),其變壓器體積很大,很難放進(jìn)去。尤其對T6/T8燈管,幾乎不可能的,所以隔離的一般只能做到15W,超過15W的很少,并且價(jià)格很貴。所以,隔離的性價(jià)比不高,一般是非隔離的占主流較多,體積可以做得更小,最小可以做到高8毫米,實(shí)際上,非隔離的安全措施做好了,是不存在問題的?!?strong> 9、LED日光燈電源效率
輸出功率(輸出LED的電壓*輸出電流/輸入功率)。這個(gè)參數(shù)尤為重要,如果效率低就意味著輸入功率有很大一部分轉(zhuǎn)化為熱量散發(fā)出來;如果是裝在燈管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很高的溫度,再加上我們LED的一個(gè)光效比所散發(fā)熱量,就會(huì)疊加產(chǎn)生更高的溫度.而我們的電源內(nèi)部所有電子零件的壽命都會(huì)隨溫度的上升而縮短.所以說效率是決定電源壽命最根本的因子,效率不能太低,否則消耗在電源上的熱量太大。一般在80%以上就可以了,不過,效率與燈板的匹配接法有關(guān)。
10、LED日光燈電源尺寸
高度是限制的主要因素,一般用于T6管/T8的尺寸要求高度不能太高≤9毫米。T10管的高度≤15毫米。長度可以偏長,更易于散熱。
LED燈管驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展趨勢
從目前市場了解來看,LED日光燈管式結(jié)構(gòu)應(yīng)用會(huì)較好發(fā)展。從家居照明來看,合適的照明強(qiáng)度還是需要10W以上節(jié)能燈具產(chǎn)品。熒光燈大多在7~15W功率,節(jié)能型日光燈在20~40W功率。如果用LED集中設(shè)計(jì)10W以上的功率,散熱會(huì)令我們很頭痛,也是影響成本的重要因數(shù),顯然像燈泡結(jié)構(gòu)式的產(chǎn)品很不適合LED應(yīng)用。像射燈這樣產(chǎn)品不大可能規(guī)模量產(chǎn)民用。日光燈管式結(jié)構(gòu)符合LED散熱要求,也符合現(xiàn)有燈具接口方式。
廠商從成本考量,大多設(shè)計(jì)功率在20W以內(nèi)的LED燈管,從不斷增長的LED亮度來說20W符合未來LED照明光源發(fā)展要求,待LM值達(dá)到150LM/W時(shí),才是LED照明大呼節(jié)能輝煌時(shí)代!未來的方式是,先恒壓,再線性恒流整合方式。電壓保證在一定范圍內(nèi)適應(yīng)負(fù)載需要,按LED有不同的Vf值3~3.6V之間,那按LED實(shí)際數(shù)量乘于3V計(jì)算出最低值,再按3.6V電壓乘于數(shù)量計(jì)算出最大可能電壓值,最終確定電源部分需要調(diào)整的電壓范圍。再線性恒流源后端恒流,可以多路恒流源并聯(lián)使用,也可以單路多個(gè)恒流源增加電流使用。前端電壓源部分采樣檢測恒流源壓差,調(diào)整合適負(fù)載需求電壓,從而達(dá)到高效、靈活的驅(qū)動(dòng)線路需求?!?strong> 具體表現(xiàn)為以下四點(diǎn):
1、針對LED的特點(diǎn)開發(fā)一系列恒壓恒流控制電子電路,利用集成電路技術(shù)將每顆LED的輸入電流控制在最佳電流值,使得LED能獲得穩(wěn)定的電流,并產(chǎn)生最高的輸出光通量。LED驅(qū)動(dòng)電路在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動(dòng)的情況下最好能控制LED電流的大小。
2、LED驅(qū)動(dòng)電路具有智能控制功能,使LED的負(fù)載電流能夠在各種因素的影響下都能控制在預(yù)先設(shè)計(jì)的水平上。當(dāng)負(fù)載電流因各種因素而產(chǎn)生變化時(shí),初級控制IC可以通過控
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