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  • 热度 36
    2010-12-30 10:43
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    LED 驱动电源寿命偏低的一个重要原因是驱动电源所需的铝电解电容的寿命不足,主要原因是长时间工作时 LED 灯具内部的环境温度很高,导致铝电解电容的电解液很快被耗干,寿命大为缩短,一般只能工作 5 千小时左右。而 LED 光源的寿命是 5 万小时,因此铝电解电容的工作寿命就成为了 LED 驱动电源寿命的短肋。   现在有些供应商为了解决这个问题,发明了无铝电解电容的 LED 驱动电源方案。但并不是所有的 LED 驱动电源供应商都赞成这种做法。陈嵘指出:“目前量产的 LED 照明驱动电源中没有一款是采用了无电解电容的驱动方案,因为没有它的话,很多试验标准通不过,如 EMI 测试和无闪烁测试。”   而采用铝电解电容的 LED 驱动电源方案很容易通常以上测试,如果换成薄膜电容和陶瓷电容或钽电容,情况如何呢?薄膜电容要达到相同的电容量 ( 一般为 100-220uF) ,体积就会很大,而且成本也太高,陶瓷电容一般容量太小,如用多个陶瓷电容实现这么大的容量,占板面积和成本都太大,钽电容要具有这么大容量,一是太贵,而是耐压太低达不到要求,因此换成其它任何种类的电容,基本上不是体积太大,就是太贵,如为了这些缺点换成容量较小的电容,消除纹波的效果就没有那么好,很多出口产品所需的严格认证测试指标就无法通过,因此目前高质量的 LED 驱动电源还是普遍采用铝电解电容。   深圳恒耀光电科技有限公司技术部部长何其辉说:“很多供应商宣称的无电解电容 LED 驱动电源方案,很可能只是去掉了 AC 输入端的铝电解电容,恒流输出端的铝电解电容应该是很难去掉或替代的。”   在 2010 年秋季香港国际照明展上, NXP 还展示了一款可 TRIAC 调光的内嵌了驱动电源的 13W LED 灯泡,这款基于 SSL2102 的驱动电源方案采用了铝电解电容。当笔者问及该灯泡的工作寿命时,陈嵘说:“铝电解电容的工作寿命问题肯定会影响到整个 LED 灯泡的寿命,但可以采取一些物理方法来缓解这个问题,如将铝电解电容在 PCB 上位置靠近灯尾,一般来说,最靠近 LED 光源部分的温度最高,可达到 100-200 ℃,散热金属外壳部分其次,一般为 100 ℃左右,灯尾部分最低,一般为 70 ℃左右,因此只要注意把铝电解电容的位置靠近灯尾,其寿命就不会衰减得太厉害。我们的实验表明,它的寿命还可达到 1 万小时左右,相当于 10 年使用时间,这对于一般家庭用户来说,十年换一次 LED 灯泡基本上是可以接受的。”   从 LED 驱动电源的架构上来说,陈嵘表示,日本和美国将以非隔离式方案为主流,因为他们的电网输入电压只有 110V 。而中国和欧洲将以隔离式方案为主流,因为它们的电网输入电压高达 220V ,隔离方案的安全性有保障,尽管成本可能会偏高一些。
  • 热度 32
    2010-12-30 10:26
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    目前白炽灯的淘汰已经不再是将来时,而是进行时,今年白炽灯禁用法律已经在阿根廷、澳大利亚、新西兰、法国、意大利和菲律宾生效,明年将在英国、芬兰和荷兰生效,后年将在日本和加拿大生效, 2014 年将在美国生效,全球最晚的中国也将在 2017 年生效,这也是为什么 CFL 节能灯市场需求快速上升的一个主要原因,因为 CFL 节能灯是目前白炽灯的一个最佳替代选择,不仅价格最接近白炽灯,而且寿命和节能效果远超白炽灯,一只 13W 的 CFL 节能灯光效就相当于一只 60W 的白炽灯,功耗降低了五分之四,寿命提高了 8-15 倍。   目前全球灯具市场需求总量大约是 100 亿只,其中近三分之一 (30 亿只 ) 是 CFL 节能灯。 NXP 半导体照明产品市场资深经理陈嵘说:“未来 3 年, CFL 节能灯市场将快速发展,之后发展速度就会平坦下来, 5 年后市场需求将逐渐减少。 LED 灯具目前还存在成本障碍,但 LED 光源的成本在快速下降,目前市场正在试用阶段,预计 LED 灯具将会在未来 5-10 年内占据通用照明市场的主流地位。”   市场研究公司 Datapoint Research 今年 6 月发布的一份报告要显示,从 2007 年到 2013 年,白炽灯市场正在呈快速下降态势, CFL 节能灯市场正在强劲上升, LED 照明处于方兴未艾状态。   目前 CFL 节能灯市场存在的主要问题是: CFL 灯具的品质参差不齐、 CFL 灯泡需要经过较长时间的预热才能达到最高亮度、与现有 TRIAC 调光器不兼容。   现在很多消费者抱怨,买回家的 CFL 灯具没用多久就变黑或不亮了。这一品质问题的根本来源于欧盟目前的 CFL 灯具标准:即 CFL 灯具的合格率标准为 50% ,因为欧盟是中国 CFL 灯具制造商的主要目标市场,他们的产品合格率基本上取决于欧盟市场的要求。合格的 CFL 灯具使用寿命是 6000 小时(差不多 6 年),但由于合格率只有 50% ,因此差不多有一半的用户买回家的 CFL 灯具是不合格,其使用寿命可能只有几百个小时。   这一问题可能要到 2013 年才会改善,因为欧盟新的 CFL 灯具标准要到 2013 年才会实施。新标准将合格率提高到 70% ,这意味着 2013 年后的 CFL 灯具消费者买到不合格产品的概率会低很多。   新标准还将 CFL 灯具的开关次数大幅提高了 3 倍,从 2009 年的 1 万次到 2013 年的 3 万次。一旦 CFL 灯具的开关次数达到规定的数字,其灯丝就会变黑,这灯具就不能用了。提高灯丝开关次数寿命的方法是每次打开开关前先预热灯丝,但这方法只有采用基于 IC 的驱动方案才能实现,现有的基于分立元件的驱动方案是做不到这点的。   在今年的香港国际照明展上, NXP 展出了基于其最新 UBA2211 驱动器的 13W 内嵌式 CFL 驱动解决方案,它的效率可做到 90-92% 。与目前市场上主流的分立式解决方案相比,基于 IC 的 CFL 驱动方案可将周边元器件数量降低到十几个,不仅 PCB 板可做得很小及很简洁,成本也只会增加几元钱,而且还会带来很多的性能提升。   例如,陈嵘表示, NXP 基于 UBA2211 的 CFL 驱动电源方案可以解决以下几个问题: CFL 灯具寿命可延长 50-150% 、开关次数可提高 3 倍到 30 倍、产品一致性可大幅提高、光电转换效率可提高 2-5% 、减小灯具尺寸、支持高效深度调光、缩短灯具启动时间、降低产品开发和人工成本、以及恒定输出功率(降低输入电压依赖性)。   与 LED 驱动电源方案不同的是, CFL 驱动电源方案不需要采用专门的 EMI 消除元件,它可以用 2 个小陶瓷电容来实现这一功能。另外,电源输入回路所需的铝电解电容(主要用于消除纹波电流)也不会影响 CFL 驱动电源的寿命,因为 CFL 是辐射光源,铝电解电容的工作环境温度不会像 LED 驱动电源那样高达 1 百多度,因此它的工作寿命也就不会受到多大影响,一般多能达到 6 千小时以上的工作寿命。   陈嵘指出:“目前市场上只有约 2% 的高品质 CFL 灯具在采用基于 IC 的驱动解决方案,我们希望未来有更多的 CFL 灯具制造商采用内嵌式 IC 驱动方案。”   不过,对很多 CFL 灯具或驱动电源开发商来说,采用 IC 驱动方案也有一些实际的难处。例如,深圳恒耀光电科技有限公司技术部部长何其辉说:“我们现在生产的 CFL 驱动电源既有分立式的,也有 IC 式的。基于 IC 的方案的确有很多性能上的优势,是未来的发展主流,但目前对我们来说还有一些工艺实现上的问题,如目前所有的 CFL 驱动电源 PCB 板皆采用波峰焊(因成本考虑),这些加工厂是没有贴片机的,因此需要工人用手工方式将 IC 贴装到 PCB 板上,而这会因 ESD 等问题带来最终驱动电源产品的可靠性问题。”   目前市场上的大部分 CFL 驱动器不能支持很宽的调光深度,因此无法支持市场上所有的 TRIAC 调光器。陈嵘透露:“我们现已开发出支持所有市面上 TRIAC 调光器的 CFL 驱动芯片,它的调光深度高达 1% ,不过,这芯片的正式发布要到明年。”   目前 CFL 灯具驱动解决方案绝大部分是 NXP 提供的。“ NXP 每年的全球 CFL 驱动器销售量超过 6 千万,其中 1 千万片是在中国市场销售的,目前超过 20 家全球客户在使用 NXP 的 CFL 驱动解决方案。”陈嵘表示,“之所以能取得这样的市场领导地位,是因为 NXP 具有独特的高压工艺,它使得我们能把控制、 MOSFET 和 MOSFET 驱动电路一起集成在一个 Die 上,其它供应商通常需用两个 Die ,再封装在一个芯片上,因此我们的成本可做得更低,而这对于成本敏感型的 CFL 灯具市场来说是至关重要的。”