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　　隨著原油、煤炭?jī)r(jià)格的逐輪高漲,非再生能源面臨枯竭。同時(shí)因全球氣候變暖問題日趨嚴(yán)重,近年來關(guān)于節(jié)能減排的相關(guān)話題持續(xù)升溫,促使各種節(jié)能省電的方案紛紛出臺(tái)。其中,以能大幅減少功耗的LED照明取代傳統(tǒng)熒光燈照明最為顯著。全球各地也力推LED照明,涉及領(lǐng)域從室內(nèi)照明到景觀照明,甚至道路照明都已進(jìn)入廣泛應(yīng)用階段。隨著LED組件品質(zhì)及轉(zhuǎn)換效率相關(guān)技術(shù)的突破,LED取代傳統(tǒng)熒光燈的趨勢(shì)愈發(fā)明顯。業(yè)界專家認(rèn)為在未來三至五年內(nèi),LED照明將成為照明技術(shù)的發(fā)展主流。隨著科技部、國家發(fā)展和改革委員會(huì)與信息產(chǎn)業(yè)部等有關(guān)部門共同組織實(shí)施的“國家半導(dǎo)體照明工程”的正式啟動(dòng),標(biāo)志著中國高亮度LED產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入加速發(fā)展階段,使得中國LED照明產(chǎn)業(yè)遇到了難得的發(fā)展機(jī)遇。特別是科技部推出“十城萬盞”LED照明應(yīng)用示范城市方案,大大促進(jìn)了整個(gè)LED照明產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
　　在LED照明產(chǎn)業(yè)大放異彩的同時(shí),作為L(zhǎng)ED燈具的核心部件之一的LED驅(qū)動(dòng)電源已成為整個(gè)LED照明產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的保障。驅(qū)動(dòng)電源在整個(gè)燈具中的作用就好比人的心臟一樣重要,驅(qū)動(dòng)電源的品質(zhì)直接制約了LED照明產(chǎn)品的可靠性。因此,在LED產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善的今天,LED驅(qū)動(dòng)電源的成熟也至關(guān)重要,其技術(shù)發(fā)展方向及可靠性成為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電源廠商首要解決的問題。我們從分析LED驅(qū)動(dòng)電源的發(fā)展史、現(xiàn)狀,可以更好的把握和促進(jìn)未來LED驅(qū)動(dòng)電源的良性發(fā)展。

　　2009年LED 產(chǎn)業(yè)逆市增長(zhǎng),顯示了很強(qiáng)的發(fā)展勢(shì)頭。在LED應(yīng)用的大面積推廣中,LED驅(qū)動(dòng) 電源的高可靠性成為產(chǎn)業(yè)鏈中最核心部分。美國能源之星5.0 和UL 8750 LED照明 安全標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電源做出了嚴(yán)格的要求,各路燈廠家紛紛訴苦,目前影響LED路燈 品質(zhì)的90[%]因素,就是LED驅(qū)動(dòng)電源的品質(zhì)。
　　LED路燈主要用于室外環(huán)境,要長(zhǎng)年經(jīng)受風(fēng)吹雨淋、雷鳴電閃的惡劣環(huán)境；在南方,外界氣溫部分時(shí)間可能高達(dá)40℃~50℃ ,而在我國寒冷的北方,外界氣溫部分時(shí)間則可能低到-20℃~-30℃。因此LED路燈電源的設(shè)計(jì)和制造工藝就更加要注意質(zhì)量問題。
　　經(jīng)過***1年多來對(duì)全國LED路燈廠家的調(diào)研,目前在LED路燈電源領(lǐng)域處于領(lǐng)頭羊位置的深圳茂碩電源,已經(jīng)徹底解決了各應(yīng)用廠商因電源品質(zhì)不可靠而帶來的困擾。2009年茂碩電源在大功率路燈電源市場(chǎng)已占到65[%]以上。各大廠商都高度贊揚(yáng)茂碩電源的高可靠性,短短幾年就能憑借優(yōu)良的產(chǎn)品品質(zhì)脫穎而出,贏得LED路燈電源領(lǐng)軍者地位,好奇心驅(qū)使我們,對(duì)茂碩科技這家電源行業(yè)民族品牌企業(yè)進(jìn)行了探訪揭秘。
　　首先,茂碩科技具有多項(xiàng)軍工專利技術(shù),全球領(lǐng)先的設(shè)計(jì),強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì),細(xì)致的評(píng)估為茂碩電源的優(yōu)秀品質(zhì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　其次,針對(duì)LED特性和大功率LED 路燈所特有的高可靠需求,茂碩電源在設(shè)計(jì)選用元器件方面,預(yù)留了足夠的元器件設(shè)計(jì)余量,一般元器件余量為50[%]-60[%],關(guān)鍵元器件余量相對(duì)更為充分。
　　第三,對(duì)高品質(zhì)元件的選擇,如：電解電容, IC,功率半導(dǎo)體、磁性元件等,茂碩嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求訂購世界品牌產(chǎn)品,產(chǎn)地、物料、入料、渠道層層把關(guān)。
　　最重要的是,嚴(yán)格進(jìn)行各項(xiàng)品質(zhì)驗(yàn)證和測(cè)試程序,并積極投入。2009年初,茂碩即投資1500萬元與中國著名高等學(xué)府北京大學(xué)合作建立工程技術(shù)中心,所有新開發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品必須經(jīng)過嚴(yán)格的應(yīng)力分析、EVT、SVT、DVT等測(cè)試和MTBF的計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,才會(huì)允許上線試產(chǎn),生產(chǎn)過程采用了嚴(yán)格的制造工藝和條形碼管理等品質(zhì)控制手段。
　　在設(shè)計(jì)時(shí)便把電源起機(jī)溫度規(guī)范在-40℃~70℃,茂碩驅(qū)動(dòng)電源獨(dú)有的PFC電路及內(nèi)部屏蔽結(jié)構(gòu),充分解決了并保證在任何惡劣環(huán)境下,電源都能正常起機(jī)；通過半年多時(shí)間對(duì)灌膠工藝的不斷研究,調(diào)配出密封性最好、散熱性最佳的灌封膠配比,做到產(chǎn)品“滴水不進(jìn)”；驅(qū)動(dòng)電源防雷達(dá)到6KV以上。最終滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)壽命50000H,為整個(gè)LED燈具 壽命提供了有力保障。
　　茂碩LED驅(qū)動(dòng)電源能符合美國能源之星5.0版要求,同時(shí),茂碩LED驅(qū)動(dòng)電源已經(jīng)取得UL8750相關(guān)指令認(rèn)證,走在LED驅(qū)動(dòng)電源行業(yè)最前端。而一般電源廠家從技術(shù)上暫時(shí)還無法達(dá)到這個(gè)水平,這正突顯了茂碩LED電源 在市場(chǎng)上的技術(shù)和品質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),使茂碩LED驅(qū)動(dòng)電源業(yè)務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)批量化,從而實(shí)現(xiàn)物料的大批量采購,也能降低物料成本和產(chǎn)品成本。
　　標(biāo)準(zhǔn)化,產(chǎn)業(yè)化,才能讓LED產(chǎn)業(yè)鏈批量化,以最大限度地降低整個(gè)LED燈具的成本,使其在與傳統(tǒng)燈具成本的比拼上,取得更大優(yōu)勢(shì)。為此,深圳LED產(chǎn)業(yè)聯(lián)合會(huì)正在加緊制定LED相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以規(guī)范LED產(chǎn)業(yè),使LED產(chǎn)業(yè)良性快速發(fā)展。
　　節(jié)能、減排產(chǎn)品必將成為未來電子產(chǎn)品的主流
　　對(duì)于未來LED驅(qū)動(dòng)電源的趨勢(shì),環(huán)保、高效,是未來電子產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì),節(jié)能、減排產(chǎn)品必將成為未來電子產(chǎn)品的主流。2009年哥本哈根會(huì)議雖然就全世界氣候變暖問題因各國利益不能均衡未達(dá)成好的結(jié)果,但至少可以看到全世界各國已相當(dāng)重視環(huán)境及資源保護(hù)問題。中國是一個(gè)大國,也是一個(gè)能源消耗大國,從近年國家相關(guān)政策看,節(jié)能減排已提上議程。LED產(chǎn)業(yè)在政府的關(guān)心和推動(dòng)下,在近五年內(nèi)將會(huì)有一個(gè)翻天覆地的變化。
　　從路燈廠商反饋的測(cè)試數(shù)據(jù)來看,應(yīng)LED燈具對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電源使用控制及二次節(jié)能要求,茂碩LED驅(qū)動(dòng)電源整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率(EFF)在90[%]~95[%]之間,相對(duì)傳統(tǒng)的LED電源系統(tǒng)效率(EFF)80[%]左右提高了10多個(gè)百分點(diǎn)；PFC值則可達(dá)到0.95~1.0之間,此兩個(gè)指標(biāo)來源于茂碩電源獨(dú)有的軍工電源專利技術(shù)設(shè)計(jì)。
　　而且LED驅(qū)動(dòng)電源今后將向集中智能控制和數(shù)字化控制方面發(fā)展,據(jù)了解茂碩早已致力于擁有這部分功能LED驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)開發(fā),多項(xiàng)技術(shù)已向國家相關(guān)機(jī)構(gòu)提出專利申請(qǐng),比如電力載波無級(jí)調(diào)光LED多路驅(qū)動(dòng)恒流系統(tǒng)及控制器 ,遠(yuǎn)程無級(jí)調(diào)光LED多路驅(qū)動(dòng)恒流系統(tǒng)及恒流源,基于主動(dòng)式紅外 線智能控制的電源和系統(tǒng),基于被動(dòng)式紅外線智能控制的電源和系統(tǒng)等多項(xiàng)專利技術(shù)。

　　采用AC-DC電源 的LED照明 應(yīng)用中,電源轉(zhuǎn)換的構(gòu)建模塊包括二極管、開關(guān) 管(FET)、電感 及電容及電阻等分立元件 用于執(zhí)行各自功能,而脈寬調(diào)制(PWM)穩(wěn)壓器用于控制電源轉(zhuǎn)換。電路中通常加入了變壓器的隔離型AC-DC電源轉(zhuǎn)換包含反激、正激及半橋等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),參見圖1,其中反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是功率 小于30 W的中低功率應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)選擇,而半橋結(jié)構(gòu)則最適合于提供更高能效/功率密度。就隔離結(jié)構(gòu)中的變壓器而言,其尺寸的大小與開關(guān)頻率有關(guān),且多數(shù)隔離型LED驅(qū)動(dòng) 器基本上采用“電子”變壓器。

　　采用DC-DC電源的LED照明應(yīng)用中,可以采用的LED驅(qū)動(dòng)方式有電阻型、線性穩(wěn)壓器及開關(guān)穩(wěn)壓器等,基本的應(yīng)用示意圖參見圖2。電阻型驅(qū)動(dòng) 方式中,調(diào)整與LED 串聯(lián)的電流檢測(cè)電阻即可控制LED的正向電流,這種驅(qū)動(dòng)方式易于設(shè)計(jì)、成本低,且沒有電磁兼容(EMC )問題,劣勢(shì)是依賴于電壓、需要篩選(binning) LED,且能效較低。線性穩(wěn)壓器同樣易于設(shè)計(jì)且沒有EMC問題,還支持電流穩(wěn)流及過流保護(hù)(fold back),且提供外部電流設(shè)定點(diǎn),不足在于功率耗散問題,及輸入電壓要始終高于正向電壓,且能效不高。開關(guān)穩(wěn)壓器通過PWM控制模塊不斷控制開關(guān)(FET)的開和關(guān),進(jìn)而控制電流的流動(dòng)。

　　開關(guān)穩(wěn)壓器具有更高的能效,與電壓無關(guān),且能控制亮度,不足則是成本相對(duì)較高,復(fù)雜度也更高,且存在電磁干擾(EMI )問題。LED DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括降壓(Buck)、升壓(Boost)、降壓-升壓(Buck-Boost)或單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC )等不同類型。其中,所有工作條件下最低輸入電壓都大于LED串最大電壓時(shí)采用降壓結(jié)構(gòu),如采用24 Vdc驅(qū)動(dòng)6顆串聯(lián)的LED;與之相反,所有工作條件下最大輸入電壓都小于最低輸出電壓時(shí)采用升壓結(jié)構(gòu),如采用12 Vdc驅(qū)動(dòng)6顆串聯(lián)的LED;而輸入電壓與輸出電壓范圍有交迭時(shí)可以采用降壓-升壓或SEPIC結(jié)構(gòu),如采用12 Vdc或12 Vac驅(qū)動(dòng)4顆串聯(lián)的LED,但這種結(jié)構(gòu)的成本及能效最不理想。
　　采用交流電源直接驅(qū)動(dòng)LED的方式近年來也獲得了一定的發(fā)展,其應(yīng)用示意圖參見圖3。這種結(jié)構(gòu)中,LED串以相反方向排列,工作在半周期,且LED在線路電壓大于正向電壓時(shí)才導(dǎo)通。這種結(jié)構(gòu)具有其優(yōu)勢(shì),如避免AC-DC轉(zhuǎn)換所帶來的功率損耗等。但是,這種結(jié)構(gòu)中LED在低頻開關(guān),故人眼可能會(huì)察覺到閃爍現(xiàn)象。此外,在這種設(shè)計(jì)中還需要加入LED保護(hù)措施,使其免受線路浪涌或瞬態(tài)的影響。

　　LED是具有二極管特性的發(fā)光管,它只能單方向通電。通常LED亮度輸出與通過LED電流成正比,但白光LED在大電流下會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象,發(fā)光效率大幅度降低,甚至失效,因此LED使用電流不能超過其規(guī)格額定值。另外,LED亮度輸出與溫度成反比,所以使用中應(yīng)盡量減少電源發(fā)熱和設(shè)計(jì)良好的散熱系統(tǒng)。目前LED均采用直流驅(qū)動(dòng),因此在市電與LED之間需要加一個(gè)電源適配器即LED驅(qū)動(dòng)電源。它的功能是把交流市電轉(zhuǎn)換成合適LED的直流電。根據(jù)電網(wǎng)的用電規(guī)則和LED的驅(qū)動(dòng)特性要求,在選擇和設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電源時(shí)要考慮到以下幾點(diǎn)：
　　1、高可靠性
　　特別像LED路燈的驅(qū)動(dòng)電源,裝在高空,維修不方便,維修的花費(fèi)也大。
　　2、高效率
　　LED是節(jié)能產(chǎn)品,驅(qū)動(dòng)電源的效率要高。對(duì)于電源安裝在燈具內(nèi)的結(jié)構(gòu),尤為重要。因?yàn)長(zhǎng)ED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下降,所以LED的散熱非常重要。電源的效率高,它的耗損功率小,在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小,也就降低了燈具的溫升。對(duì)延緩LED的光衰有利。
　　3、高功率因素
　　功率因素是電網(wǎng)對(duì)負(fù)載的要求。一般70瓦以下的用電器,沒有強(qiáng)制性指標(biāo)。雖然功率不大的單個(gè)用電器功率因素低一點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)的影響不大,但晚上大家點(diǎn)燈,同類負(fù)載太集中,會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染。對(duì)于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動(dòng)電源,據(jù)說不久的將來,也許會(huì)對(duì)功率因素方面有一定的指標(biāo)要求。
　　4、驅(qū)動(dòng)方式
　　現(xiàn)在通行的有兩種：其一是一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源,每個(gè)恒流源單獨(dú)給每路LED供電。這種方式,組合靈活,一路LED故障,不影響其他LED的工作,但成本會(huì)略高一點(diǎn)。另一種是直接恒流供電,LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn),但靈活性差,還要解決某個(gè)LED故障,不影響其他LED運(yùn)行的問題。這兩種形式,在一段時(shí)間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式,在成本和性能方面會(huì)較好。也許是以后的主流方向。
　　5、浪涌保護(hù)
　　LED抗浪涌的能力是比較差的,特別是抗反向電壓能力。加強(qiáng)這方面的保護(hù)也很重要。有些LED燈裝在戶外,如LED路燈。由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng),從電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)侵入各種浪涌,有些浪涌會(huì)導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動(dòng)電源要有抑制浪涌的侵入,保護(hù)LED不被損壞的能力。
　　6、保護(hù)功能
　　電源除了常規(guī)的保護(hù)功能外,最好在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋,防止LED溫度過高。
　　7、防護(hù)方面
　　燈具外安裝型,電源結(jié)構(gòu)要防水、防潮,外殼要耐曬。
　　8、驅(qū)動(dòng)電源的壽命要與LED的壽命相適配。
　　9、要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。