在節(jié)能環(huán)保趨勢下,led照明已成為眾多規(guī)范機構的目標,如美國能源部“能源之星”計劃的1.1版固態(tài)照明標準已于2009年2月生效,中國標準化研究院據(jù)悉也準備在2010年發(fā)布中國版本的LED照明能效標準。預計到2012年,LED驅(qū)動器及相關分立器件的市場規(guī)模將從2008年的約6.88億美元增長至13.08億美元,年復合增長率高達17.4%。
LED通用照明仍處起步階段
盡管LED前景現(xiàn)在被炒得火熱,但相關數(shù)據(jù)卻顯示,在以電燈泡和熒光燈管替代、嵌燈、街燈及停車燈、工作照明燈(臺燈、櫥柜內(nèi)照明)等為主的通用照明市場中,LED照明應用比例仍不足1%。以室外LED路燈照明為例,當前大多僅作為政府示范工程,真正的商用普及似乎仍需假以時日。
安森美半導體香港及中國高級應用經(jīng)理鄭宗前
安森美半導體(OnSemi)香港及中國高級應用經(jīng)理鄭宗前認為,LED路燈之所以能夠作為示范工程,當然首先取決于其發(fā)光效率高,燈具反射損失低,不需要高壓,無汞,安全性更高等特點;其次,相比普通照明,LED燈具更易于加入數(shù)字或模擬調(diào)光功能,便于實現(xiàn)遠程控制,而且在多霧、雨天等特殊情況下可以提供超高亮度及顯色性的照明。此外,在鋪設成本、耗電成本以及壽命方面,LED路燈均大幅優(yōu)于高壓鈉燈。
飛兆半導體PLM照明技術市場推廣高級經(jīng)理李應佑
但同時,其造價相對較高、電源可靠性不強、以及射程短,不利于在較高高度下工作等問題仍是阻礙LED路燈迅速發(fā)展的重要因素。另一方面,政府如果能及時出臺LED道路照明標準,那么也將是普及推廣LED路燈非常有力的手段。
飛兆半導體(Fairchild)PLM照明技術市場推廣高級經(jīng)理李應佑表示,采用LED路燈照明是政府能效工程的一部分,升級不僅包括替換燈泡,還包括使用長壽命的整流器等?!吧壍氖讉€步驟是在新開發(fā)的區(qū)域安裝LED路燈,然后再逐步替代現(xiàn)有的舊式路燈照明。預計在未來五年,現(xiàn)今的大部分路燈將會被LED照明所替代?!?
ADI華中地區(qū)銷售經(jīng)理張靖
ADI華中地區(qū)銷售經(jīng)理張靖則認為,相比室外照明,LED室內(nèi)照明更是處在起步階段,目前性價比不高,這一方面是因為流明成本太高,另一方面也是因為LED室內(nèi)照明的產(chǎn)品種類太少,照明設計人員苦于無從選取,而給室內(nèi)照明產(chǎn)品的推廣設定了障礙。他給出的建議是,LED室內(nèi)照明產(chǎn)品的開發(fā)和推廣應注重產(chǎn)品家族化、整合化、智慧化和人性化,提高發(fā)光效率與光通量利用率,最大限度地降低整體綜合照明成本。
挑戰(zhàn)關鍵詞:“熱”、“驅(qū)動”和“成本”
美信(Maxim)業(yè)務經(jīng)理PieroBianco認為,“外形尺寸”和“電氣兼容”是LED燈能否獲得成功普及的關鍵因素?!暗览砗芎唵?,換代燈必須能夠安裝到前期燈源的框架內(nèi),當然,還必須能夠在現(xiàn)有的電氣架構上正常工作,確保不會發(fā)生燈光閃爍?!?
他進一步解釋說,現(xiàn)有框架對換代燈提出了物理限制(即驅(qū)動板必須足夠小)和熱限制要求。這些因素制約了設計人員更換照明方案的條件(例如PAR、R和A型規(guī)格),尺寸越小的應用所面臨的困難越大,例如MR16和GU10。而相比尺寸因素,熱限制往往更加關鍵,因為與其它技術不同,LED只發(fā)射可見光,并不產(chǎn)生紅外波輻射能量。因此,LED比白熾燈或鹵素燈的能效更高,絕大多數(shù)熱量通過燈內(nèi)導體耗散。
美信業(yè)務經(jīng)理PieroBianco
“考慮到散熱是制約燈管光強的關鍵因素,而目前在照明換代產(chǎn)品中使用的LED技術又很難達到主流市場所能接受的亮度水平。因此為了突破亮度限制,就必須要解決散熱問題,這也是產(chǎn)品成功地走向商業(yè)化必不可少的條件?!盤iero強調(diào)說。
散熱影響的不僅是光強,還將直接影響到驅(qū)動板的使用壽命。Piero表示,為了發(fā)出更高光強,照明燈必須工作在相當高的溫度下(+80℃至+100℃)。而這種溫度下,驅(qū)動板的壽命會限制整個照明燈的性能,特別是電解電容成為設計面臨的一個棘手問題。因為電解電容在高溫下會很快干燥,導致其工作壽命不會超過數(shù)千小時,這也成為制約整個照明燈使用壽命的因素。
凌力爾特公司電源產(chǎn)品產(chǎn)品市場總監(jiān)TonyArmstrong
凌力爾特(Linear)公司電源產(chǎn)品產(chǎn)品市場總監(jiān)TonyArmstrong則分析說,LED驅(qū)動器電路的選擇在很大程度上取決于輸入電壓范圍、LED串本身的累積電壓降、以及足以驅(qū)動LED所需的電流,這導致了多種不同的可行LED驅(qū)動器拓撲結構?!暗珶o論哪種拓撲結構,優(yōu)化過的LED驅(qū)動對于LED產(chǎn)品的可靠性和壽命來說非常重要。”
而在鄭宗前看來,除了目前LED的光品質(zhì)與傳統(tǒng)照明相比仍有差距外,另一個不容忽視的問題是,由于LED照明關系到電、光、熱、機械等方面的復雜設計,目前缺乏統(tǒng)一設計標準,直接導致現(xiàn)在市場上的LED照明產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,這也是其中一個短期內(nèi)較難被大眾接受的原因。
除了文中提到的困難和挑戰(zhàn),成本壓力當然也無法回避。對此,鄭宗前和李應佑兩人均表示:“相比傳統(tǒng)照明使用的CFL燈或白熾燈,目前LED燈的價格仍然昂貴,也在很大程度上阻礙了LED照明的發(fā)展。高可靠性在成為LED照明關鍵因素的同時,也加重了系統(tǒng)成本壓力?!?
LED照明解決方案
Piero著重介紹了Maxim針對120VAC/230VAC輸入和12VAC輸入照明燈推出的LED驅(qū)動方案。據(jù)悉,該類方案采用單級轉(zhuǎn)換,通過對輸入電流整形,可以使照明燈在調(diào)光狀態(tài)下也不會發(fā)生閃爍,并同時兼容于雙向三端可控硅和后沿調(diào)光器及電子變壓器設計。另一方面,由于無需電解電容,不但有助于縮小方案尺寸,使驅(qū)動板能夠安裝到小尺寸換代燈框架內(nèi),還能夠使LED燈的壽命從通常的低于10,000小時延長到90,000小時。
李應佑則建議根據(jù)應用的功率額定值,選擇四種拓撲解決方案:
*由于小PCB面積和低BOM成本是使用球型嵌入燈泡的重要因素,因此PSR反激解決方案主要面向低功率應用(<15W)。其獨特的賣點是飛兆專有的TRUECURRENT技術,可將CC/CV變化減小至+-5%,且無需次級端反饋電路并可選擇內(nèi)置MOSFET器件,能夠減小PCB尺寸。
*帶有CRMPFC控制器的單級PFC反激解決方案則主要針對中等范圍功率應用(<40W),據(jù)稱能夠支持高效率、高功率因素、低THD和低材料清單成本。
*在面向高功率應用(40W~)時,用于<100W應用的PFC+反激解決方案、以及用于>100W應用的PFC+LLC半橋解決方案都是不錯的選擇。且后者由于采用零電壓開關(ZVS)技術,可將效率提高至90%以上。
安森美也同樣擁有適用于不同功率AC-DC供電的LED通用照明方案。以其NCL3000為例,這是一款單段式功率因數(shù)校正TRIAC可調(diào)光LED驅(qū)動器,用于8W-25W功率的住宅及商業(yè)AC-DC供電LED照明應用,使用CrM反激架構,以單段式拓撲結構提供大于0.95的高功率因數(shù),因而省卻了DC-DC轉(zhuǎn)換段。此外,單段式PFCLED驅(qū)動器NCL30001、CrMPFC+QRPWM驅(qū)動器NCP1607+NCP1377,以及CrMPFC+LLCPWM驅(qū)動器NCP1607+NCP1397或NCP1392/3則主要面向功率>50W的街道照明及大功率區(qū)域照明應用,典型能效可超過92%。
ADI則將重點放在AD轉(zhuǎn)換器上,其多種12—16位ADC均適合在LED路燈和室內(nèi)照明中應用。例如:AD7457、AD7466、以及實現(xiàn)CDC(電容到數(shù)字轉(zhuǎn)換)功能的AD7153、AD7745,可實現(xiàn)LED的自動開關,達到節(jié)電功能。
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