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“光引擎”核心技术知多少?

光引擎从电源的种类可以分为直流光引擎和交流光引擎两大类。不过,当前由于室内灯具开始大量采用光引擎,所以我们更多关注交流市电的光引擎。

埃菲莱现任董事长、2014年给埃菲莱注入创投资金的郭健先生指出,光引擎的核心价值在于“引擎”,也就是驱动电源芯片技术。光引擎模式能走多远,取决于引擎技术的先进性、创新性,取决于光引擎方案的综合性价比、应用可靠性。光引擎企业能走多远,是能在市场开疆辟土,还是权宜之选,昙花一现,取决于是否拥有核心技术并且可以持续优化和进步, 而且未来走出和传统电源的融合发展之路。目前市面上光引擎大多数采用无电解电容的线性恒流源。

LED是直流电流驱动元件,当交流市电驱动LED灯时,一般是使用整流元件和平滑回路的直流稳定化电源,该平滑回路中必要的电解电容最大的作用就是把交流电通过电容的储能变换成直流电,但是问题是电解电容会因周围的温度及自身的发热而上升10℃,而导致寿命减半,所以电解电容阻碍了LED照明器具的寿命。 

电解电容器最大的优点是经济性好,而最大的弱点是寿命短。我们都知道LED的工作寿命高达4万小时,而电解电容的寿命只有几千小时,由于系统寿命是由电源组件中使用的电解电容的寿命来决定的,如果不想法拿掉电解电容,那么LED照明驱动电源的寿命与LED的寿命就很不匹配,也就很难发挥出LED照明的长工作寿命优势。这也是为什么最近业界一直在积极开发无电解电容的LED驱动电源的主要原因。

无需电解电容的LED照明驱动电源解决方案是美国ExClara公司于2011年8月提出来的,以后有6-7家公司模仿他们的思路开发出类似的芯片。它的基本原理就是在输入交流电压波形的不同值时接入以不同恒流值驱动的LED串,以得到和交流整流以后半个正弦波形相匹配的电流波形,从而可以得到接近于1的功率因数。因为采用恒流二极管以后,电流只能是平的,所以也就只能用阶梯波来接近正弦波。

用矩形波来近似正弦波和实测图

其他厂家例如隆达电子生产的DCOB光引擎模组,将以往LED灯具中的驱动器整合于COB光源灯板上,由于为交流电直接驱动,只须接上电源即可点亮,并且捨弃了过去电解电容的设计,可提高光源寿命,搭配隆达自制的高压晶粒,大幅提升产品性赖性。

 

但是无电解电容解决方案也存在问题:

  • 效率低下,约为88%左右。
  • LED不是直流驱动,而是时通时断,所以LED利用率低,最后一串LED的高脉冲电流也会影响其寿命。
  • 整体发光效率要比有电解电容低15%左右。
  • 电流波形接近半个正弦波,所以会有100Hz的闪烁。无法用于数码相机照相和安保系统中。

目前几乎市面上所有的LED光引擎都是采用无电解电容的方案,但是这种方案存在很多的问题,寿命低、闪烁效应等,如果想使LED光引擎能够成为现实的关键技术必须有极高效率的恒流驱动源,有了极高效率的恒流驱动源才有可能把电源放到LED铝基板上去!

所以光引擎虽然有“光明的未来”,但技术不断地发展才是前提。

Lucy Zang 还没写个人简介...
DesignSpark Electrical Logolinkedin