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今年三四月份热闹非凡,除了大大小小的经销商大会、项目和新品发布会外,一股驱动电源领域的小浪潮正在兴起。3月底4月初,聚科照明、长运通、新力光源等3家LED企业先后举办发布会,大力宣扬去电源化驱动产品和技术,或者与下游企业强强联合,全力推动去电源化驱动发展。为什么短期内会出现多家业内知名LED企业争先发布去电源化驱动产品或合作项目呢?去电源化驱动是否将掀起一场驱动革命的浪潮呢?
新一轮驱动技术革命启动
去电源化驱动是个什么东西,很多业内人士都弄不清楚,事实上,不管是去电源化驱动技术还是业内称呼的“去电源化”技术,这些说法都不够准确,不是没有驱动,而是通过电路设计及微电子工艺,将驱动电路做小,并与LED实现高度集成。
去电源化驱动,即交流电直接驱动技术,其类似于台式电脑的声卡集成,原先都是单独的声卡,需要插在插槽里,技术进步之后,现在就集成在主板上,去电源化驱动也是如此。
驱动电源发展史
“驱动电路从原理上讲,分为开关电路与线性电路。早前,大家都采用开关电源电路,从隔离型到非隔离型,或是升压电路、或是降压电路,这些都属于开关电源技术。交流驱动是一种高压线性电路,不需要降压转换,电路简单可靠,并且可以实现高度集成,”深圳新力光源LED应用总监晋红兵告诉记者。
驱动电源阶段
所有直流LED照明产品都要配置一个交流电转直流电(即AC/DC)的驱动,把电压变成低压恒流,因为LED是直流低压的,装上驱动LED才能正常工作。其中线性电路,指的是完全由线性元件构成的电路。线性电源,一般都利用变压器从高压变低压,再经过整流输出直流电压。这样一来体积大、笨重,效率低、发热量也大。当热量高的时候,元件的寿命势必要下降,影响最终的使用效果。
而驱动元器件的使用寿命一直为业界所诟病:LED的寿命可以很容易达到3万小时,可是驱动一般只有5000到1万多小时,驱动的寿命远远低于LED的使用寿命,电源一坏LED灯具就没办法正常工作,特别是LED球泡灯等小体积产品。据了解,超过50%的故障LED灯具都源于电源问题。直流LED的使用寿命大大短于交流LED,而且驱动电源的成本也占了整个LED灯具15%-20%的总成本。
去电源化驱动初级阶段
正因为驱动存在故障率高、寿命短和大幅增加LED照明成本等缺点,是否能拆除电源,成为了业界新的研究方向,而交流LED和高压LED等去电源化驱动技术就此诞生了。
早在2005年,首尔半导体就发明了可以用交流直接驱动使其发光的交流LED;随即,美国III-NTechnology开发MOCVD生长技术基础上的氮化镓衬底,可以增进照明和传感器的应用;在2008年,台湾地区“工业技术研究院”也完成可产业化生产并有实际应用系统方案的交流LED产品,可直接插电于60Hz或更高频率的AC110V交流压使其交流发光。在当时,美国、韩国和台湾地区是全球交流LED技术领先者之一。
为了提高驱动电源的寿命和降低成本,无电解电容驱动方案在几年前频繁出现在各大行业网站上,各个驱动电源厂家也以无电解电容驱动为噱头进行销售。而无电解电容驱动方案正是驱动电源往“去电源化”方向发展的初级阶段。当然,如今业界所指的去电源化驱动不仅仅包括无电解电容,变压器等部件也不需要了,所以发展至今,LED照明产品的体积更小了,但寿命和成本的问题解决了,另外一个瓶颈就产生了——“频闪”。鉴于交流电的特性,当电压一高一低,灯就会一闪一闪,频闪的问题难以避免,虽然眼睛没办法明显看到,但长期以往,对人的眼睛、视网膜的伤害非常大。
此外,稳定性也成为去电源化驱动备受业界人士质疑的因素,缺少电容这个储能元件,驱动无法起到很好的稳定电压的作用,整个LED灯具存在一些不稳定因素。在发展初期,去电源化驱动存在多种问题,所以在2012年之前,去电源化驱动技术尚处于“养在深闺人未识”的阶段,业界人士也多抱持保留态度。
去电源化驱动高级阶段
时至今日,海外市场对于交流LED技术已经有了更深入的研究,技术开发、市场开发也比国内市场超前一步。首尔半导体、台湾Interlight、美国Exclara等成为了研发交流驱动技术的骨干企业,目前国外市场以首尔半导体和英国Lynk Labs的交流LED驱动IC引擎技术为最前沿,德州仪器也将产品扩展到LED驱动领域,推出新型交流LED驱动IC,旨在简化以交流LED驱动技术为基础的引擎。
在2012年后,为了克服去电源化产品的“频闪”问题和不稳定性,国内多家LED企业进行了研发。
以新力光源为例,其与中科院长春应用化学所合作研发“发光余辉寿命可控稀土LED发光材料研发及其在半导体照明中的应用”,解决了交流LED照明的频闪问题,并使中国成为当时世界上唯一掌握通过稀土荧光粉生产低频闪交流LED产品的国家。
再以聚科照明为例,其近日上市的G40陶瓷LED新品采用了去电源化驱动方案,光电一体化陶瓷散热,散热更明显,配合高精度恒流IC采用过压过热保护方案,无频闪(170-240VAC), 不仅减少了驱动导致产品失效的几率,还大大的提高了产品的持续性和稳定性。
而去电源化驱动也逐渐向标准化发展。如长运通的去电源化IC驱动高压LED技术入选广东省LED照明标准光组件,表明该技术方案适合标准化;又如聚科照明G40陶瓷LED新品采用通用的G9灯头设计,使得安装更加方面,快捷,也更利于标准化。
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