調(diào)研智能驅(qū)動(dòng)電源未來走勢(shì)

　　 LED照明向智能化發(fā)展是大勢(shì)所趨，當(dāng)前的LED智能照明產(chǎn)品應(yīng)用主要體現(xiàn)在可調(diào)光、調(diào)色溫及監(jiān)控，這對(duì)于LED驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)也提出了新的要求，業(yè)內(nèi)普遍推崇的智能化和模塊化對(duì)驅(qū)動(dòng)電源來說究竟意味著什么?何種電阻電容才能為模塊化智能電源提供更好的穩(wěn)定性和更長(zhǎng)的壽命?IC驅(qū)動(dòng)會(huì)否代替電源實(shí)現(xiàn)“燈芯合一”?這些問題都成為了行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，眾多LED電源工程師在最近一次新世紀(jì)沙龍活動(dòng)中，就“LED驅(qū)動(dòng)智能模塊化發(fā)展”這一話題發(fā)表了自己的看法。

　　智能電源“三特性”

　　中山盛大光電科技有限公司的產(chǎn)品經(jīng)理林先生提出，智能電源應(yīng)該具備輸出電能可調(diào)性、控制電能多樣性、廣泛兼容性這三個(gè)特點(diǎn)。

　　1. 輸出電能可調(diào)性，通過控制解決光衰：

　　相比較于傳統(tǒng)電源的穩(wěn)定輸出值，智能電源能夠不斷探測(cè)輸出情況去進(jìn)行補(bǔ)償，通過調(diào)整電流和電壓的比值，達(dá)到恒流，從而實(shí)現(xiàn)恒定輸出光線的目的。

　　2. 控制電能方式的：

多樣性：電能控制的方式主要分為AC端控制和DC端控制。AC控制中，電力線載波大多應(yīng)用于戶外，但因其局限性而限制了使用范圍。分段調(diào)光現(xiàn)在仍主要應(yīng)用于傳統(tǒng)照明，利用在規(guī)定時(shí)間內(nèi)開關(guān)墻壁上的開關(guān)來達(dá)到調(diào)光目的，即通過開關(guān)一二三次切換來達(dá)到調(diào)光的目的。此種方式無需額外調(diào)光元件，按現(xiàn)有安裝方式，每盞燈均可實(shí)現(xiàn)調(diào)光。因?yàn)槠湔{(diào)光完全由電源開關(guān)芯片內(nèi)部控制，因此在全電壓范圍內(nèi)，不管工作在何種亮度均可實(shí)現(xiàn)高效率與高功率因素，但是也正因此，只能按照預(yù)設(shè)的亮度循環(huán)調(diào)節(jié)，不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)光，電流調(diào)整率低。可控硅調(diào)光雖然應(yīng)用非常廣泛，但是現(xiàn)階段仍無法非常好得進(jìn)行控制。例如紅外、聲控、光控、雷達(dá)感應(yīng)這些通過感應(yīng)開關(guān)來進(jìn)行調(diào)光的方式，也屬于AC端控制。

　　林先生認(rèn)為，相比較主流AC端控制，DC端控制是行業(yè)內(nèi)各大相關(guān)企業(yè)都想努力發(fā)展的方向。可控性調(diào)光是一個(gè)替代市場(chǎng)，主要的替代對(duì)象就是傳統(tǒng)照明。當(dāng)傳統(tǒng)照明漸漸萎縮，想要得到卓越的調(diào)光效果，甚至做出各種酷炫調(diào)光特效，DC控制中的PMW調(diào)光將有可能成為主流。“但這一趨勢(shì)并不是一兩年內(nèi)就能夠達(dá)到的。”林先生說。

　　3. 廣泛的兼容性：

　　智能電源應(yīng)該是一款能夠在不同構(gòu)架上運(yùn)行的電源，擁有兼容全球民用電網(wǎng)、兼容多種控制系統(tǒng)以及兼容多種控制方式的能力。想要達(dá)到兼容全球民用電網(wǎng)的目的，應(yīng)該向國(guó)際范圍A/C兼容性規(guī)定的允許AC 90v-260v，50-60Hz的任意電壓輸入的電源，此范圍涵蓋了全球各個(gè)國(guó)家的民用電壓標(biāo)準(zhǔn)，兼容性非常高。智能電源很少采用線控方式，而是更多采用例如Wifi等無線控制方式，如何做到和多種控制方式的完美兼容，也是需要解決的問題。

　　智能電源能夠根據(jù)負(fù)載用途，靈活調(diào)整輸出，即在現(xiàn)有節(jié)能基礎(chǔ)上，根據(jù)光照環(huán)境需要進(jìn)行調(diào)整，從而有效減少光污染，達(dá)到二次節(jié)能的目的。

　　因?yàn)橹悄茈娫茨軌蚋鶕?jù)使用環(huán)境，動(dòng)態(tài)調(diào)整光輸出，因此也就更能滿足用戶的個(gè)性化需求，例

　　如用戶在不同時(shí)間段(白天和晚上)甚至不同情緒下對(duì)于光的需求和感受是不一樣的，就要求電源能夠隨著使用環(huán)境和用戶需求調(diào)整輸出狀態(tài)。

　　正是由于提高了對(duì)光的利用率，系統(tǒng)溫度得到降低，因而延長(zhǎng)了燈具的使用壽命。但是，因?yàn)長(zhǎng)ED電源在此種情況下都是滿載工作，所以對(duì)電源整套的可靠性提出了更高的要求，如果沒有用到有質(zhì)量保證的元器件、電阻電容等，電源就極易發(fā)生故障。

兼容性：智能電源模塊化的重點(diǎn)

　　當(dāng)前行業(yè)內(nèi)，對(duì)于驅(qū)動(dòng)電源模塊化的普遍認(rèn)識(shí)為：將光源、散熱部件、驅(qū)動(dòng)電源合成模塊，批量生產(chǎn)，通過模具制造出標(biāo)準(zhǔn)化的LED照明產(chǎn)品。但是蒲承認(rèn)為，驅(qū)動(dòng)電源模塊化的設(shè)計(jì)不止于此，他提出現(xiàn)階段驅(qū)動(dòng)電源模塊化的設(shè)計(jì)，最重要的是考慮用戶使用習(xí)慣，在此基礎(chǔ)上，把電源內(nèi)核做模塊化設(shè)計(jì)，電源外圍保持不變。“單純的用端子的插拔進(jìn)行設(shè)計(jì)，只是一個(gè)很膚淺的模塊化設(shè)計(jì)，要做到真正的模塊化設(shè)計(jì)，就要做到廣泛的兼容性。”蒲承說。

　　從接口來看，即做到以某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或者習(xí)慣去定義接口屬性。目前運(yùn)用比較多的，例如高端智能RCU的接線方式，為螺絲刀擰接。因此，在目前來講，仍可以沿用傳統(tǒng)接口，來做模塊化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

　　從功能來看，在智能電源的模塊化設(shè)計(jì)上，并沒有根本性的區(qū)別，也要做到同傳統(tǒng)電源一樣的電氣性能、熱管理、防護(hù)等級(jí)等。

　　與傳統(tǒng)電源設(shè)計(jì)相比，模塊化設(shè)計(jì)除了能夠使得模塊和電源擁有被組合、分解、更換的能力之外，還意味著其工作獨(dú)立性的提高，即不會(huì)因?yàn)槟K故障，而影響其他層級(jí)的工作。另外，模塊化設(shè)計(jì)使得電源擁有可控性的特點(diǎn)，保證了電源工作狀態(tài)的可追溯性，能夠被多種狀態(tài)監(jiān)控并得到反饋信息。同時(shí)，電源的便利性也將大大提高，使其成為更易安裝、使用、控制、攜帶。

　　電阻電容高要求

　　LED照明的一個(gè)重要的考慮因素，就是LED驅(qū)動(dòng)電路與LED本身的工作壽命應(yīng)該能夠相提并論。雖然影響驅(qū)動(dòng)電路可靠性的因素有很多，但其中電解電容對(duì)總體可靠性有至關(guān)重要的影響。為了延長(zhǎng)系統(tǒng)工作壽命，需要有針對(duì)性地分析應(yīng)用中的電容，并選擇恰當(dāng)?shù)碾娊怆娙荨?/div>

　　廣州萬豐電子有限公司技術(shù)中心副主任兼研發(fā)部高級(jí)經(jīng)理陳先生講解了液態(tài)電容和固態(tài)電容的區(qū)別。作為無源元件，傳統(tǒng)液態(tài)電容的導(dǎo)電機(jī)理決定了其弱點(diǎn)：依靠電解液的離子進(jìn)行導(dǎo)電，液體導(dǎo)電電阻大，且隨溫度的變化影響較大。導(dǎo)電聚合物固體電解質(zhì)鋁電解電容器，簡(jiǎn)稱固態(tài)電容，也是電解電容其中之一，只是導(dǎo)電機(jī)理不同，采用導(dǎo)電聚合物的固體材料進(jìn)行導(dǎo)電。

　　1. 固態(tài)電容的結(jié)構(gòu)：

　　和傳統(tǒng)鋁電解電容器結(jié)構(gòu)相似，有正負(fù)的鋁箔。在正負(fù)鋁箔之間，也有一層電解質(zhì)隔開，只是傳統(tǒng)的電解質(zhì)只是為了吸收電解液，而現(xiàn)在的這層電解質(zhì)是為了在生產(chǎn)初期將產(chǎn)品絕緣。傳統(tǒng)的低壓的固態(tài)電容將其解剖開，在鋁箔之間只看到一層粉末，是經(jīng)過碳化設(shè)計(jì)的，粉末當(dāng)中又含進(jìn)了導(dǎo)電聚合物的固體化導(dǎo)電材料。

2. 固體電容的導(dǎo)電機(jī)理：

　　固體導(dǎo)電是怎樣的原理呢?是靠電子空穴導(dǎo)電，可以將其比喻成一根銅線，用單體和氧化進(jìn)行加熱催化劑的化學(xué)反應(yīng)以后，生產(chǎn)一個(gè)反應(yīng)聚合物，奪去了其中每個(gè)分子中的電子，之后就具有了導(dǎo)電性。因?yàn)楣虘B(tài)電容采用電子導(dǎo)電，所以有優(yōu)異的頻率特性。固電容從120HZ~100KHZ容量變化率極小，大幅提升電容高頻下的濾波效果，實(shí)現(xiàn)用較低容量替代液態(tài)電容，實(shí)現(xiàn)電路小型化。

　　3. 固體電容的壽命：

　　固體電容使用溫度每降低20℃，壽命*10倍。

　　因?yàn)椴淮嬖陔娊庖旱南模强侩娮右苿?dòng)進(jìn)行導(dǎo)電，而液態(tài)電容，電子是依靠電解液中的離子進(jìn)行導(dǎo)電，會(huì)跟鋁箔直接產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)加重鋁箔的氧化層，所以液態(tài)電容使用時(shí)間長(zhǎng)了之后，氧化膜會(huì)不斷增加，增加之后使得合成比容降低，因?yàn)檠趸锊粩嗌仙螅橘|(zhì)厚度會(huì)發(fā)生變化。固態(tài)電容因?yàn)槭强侩娮訉?dǎo)電，不存在離子的消耗，所以壽命非常的長(zhǎng)。

4. 固態(tài)電容的特性：

　　(1)固態(tài)電容的使用壽命，能夠有效解決LED驅(qū)動(dòng)電源壽命短板。

　　(2)優(yōu)異的頻率特性，固電容從120HZ~100KHZ容量變化率極小，大幅提升電容高頻下的濾波效果，實(shí)現(xiàn)用較低容量替代液態(tài)電容，電路小型化。

(3)良好的低溫特性，即使在-65℃下固態(tài)電容仍保持70%容量，徹底解決LED低溫啟動(dòng)問題。

(4)超低的ESR特性，大幅提升電容耐波紋能力。

IC驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的未來

　　如果說驅(qū)動(dòng)電源之于LED就如同心臟之于人類，那么IC驅(qū)動(dòng)就是為心臟提供跳動(dòng)能力的ATP，其重要性不言而喻。中山大皇電子有限公司副經(jīng)理趙先生指出，就現(xiàn)階段，LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主，有厡邊反饋方案，BUCK電路方案，BUCK-BOOST電路方案。

　　(一)PSR反激方案原理圖(低端)

　　低端厡邊反饋結(jié)構(gòu)的變壓器需要三個(gè)繞組，在兩個(gè)繞組的基礎(chǔ)上有一個(gè)輔助繞組。屬于隔離方案。

(二)PSR反激方案原理圖(高端)

　高端厡邊反饋結(jié)構(gòu)的變壓器只需要兩繞組，在C4省略或小電容時(shí)，可以做高功率因數(shù)的方案。屬于隔離方案。

(三)BUCK電路方案

　 BUCK電路，屬于非隔離方案，也可以分為低端和高端。

(四)BUCK-BOOST電路方案

　 BUCK-BOOST電路屬于非隔離方案，需要電感。

這么多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如何選擇?推薦從功率的角度選擇結(jié)構(gòu)。輸出的電流小于90毫安，選用BUCK-BOOST或線性，90毫安到150毫安用BUCK，150毫安以上推薦用反激。但是以上的隔離和非隔離電源都存在一定的缺點(diǎn)。首先，由于均使用到變壓器和電感，相對(duì)成本高;第二，由于繞組多導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電源復(fù)雜，環(huán)路調(diào)試難度高;另外，由于所運(yùn)用到的器件多，生產(chǎn)難以控制和把握，因此產(chǎn)品的可靠性也就隨之降低;其次，EMI要加器件進(jìn)行特殊處理，增加了難度;最后，驅(qū)動(dòng)IC與LED燈無法集成到一個(gè)鋁基板上。

面對(duì)如此多的問題，IC驅(qū)動(dòng)將何去何從?趙春波認(rèn)為，LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)的未來是燈芯合一，也稱“去電源化”“無電源模塊”或“HV-COB-LED”。

為了達(dá)到這一目的，HV-COB燈不斷提高流明和封裝技術(shù)，IC也在向線性恒流發(fā)展，將燈與IC封成一個(gè)COB。

展會(huì)資訊更新時(shí)間：2013-09-07