温故知新:LED灯具关键设计问题

2015-03-28 20:08:22来源: 互联网 关键字:LED灯具
  要设计产品,首先要确定用谁的LED封装结构;接下来考虑怎样适应这些封装形式;由我们选择的机会不多,光学结构是建立在这些封装之上的;我们很多创意不能很好的发挥。

  一、半导体照明应用中存在的问题

  1、散热

  2、缺乏标准,产品良莠不齐

  3、存在价格与设计品质问题,最终消费者选择LED照明,缺乏信心

  4、半导体照明在电气设计方面与传统照明有很大差别,传统灯具企业需要经验/技能积累过程

  5、大家都看好该市场,但是还没有规模上量

  特点:

  1、通过调整高精度恒流芯片,保证LED亮度、色度的一致性,在模块一级为下游客户提供标准的、定制的、可靠的高品质产品;

  2、新老灯具设计厂家,不要过于复杂的电气设计,只需在外部加上传统的恒压电源即可工作的简洁线路设计,是最快也是最可靠方式;

  3、解决LED照明市场大规模上量的技术和品质问题。

  二、散热设计

  1、最短的热传导路径,减小热传导阻力;

  2、增大相互热传导面积,增加热传导速度;

  3、合理的计算设计散热面积;

  4、有效的利用热容量效应。

  输出驱动电压选择:

  20W以内市电驱动时48V左右比较合适;

  较大的功率市电驱动输出电压36V左右最合适;

  离线式照明大部分是12V和24V电压。

  特点:

  基于串并联安全考虑出负载合适的驱动电压值,尽量统一电压值减小电源设计规格成本;

  基于安规规定,产品设计要符合认证要求,流峰值不超过42.4Vac或直流超过60Vdc的电压 ;

  从解决LED照明市场大规模上量的技术和品质问题考虑。

  三、最高效率后端驱动方式

  当输出电压在48V左右时,低压差线性恒流器件恒流效率高达99%,恒流精度±3%以内,不受任何外围器件影响;当输出电压在36V左右时,低压差线性恒流器件恒流效率高达98.6%,恒流精度±3%以内,不受任何外围器件影响; 就算在离线式照明部分,较低的电压12V和24V,也分别有96%和98%的效率;功率大小效率是相等的。

  特点:最高效的驱动恒流架构;最高精度的恒流方式,受外围器件影响最小 ;简洁、方便、实用。

  四、恒流消耗的功耗已达到可以忽略的程度

  在深圳CYT公司实验室,我们已经验证到后端恒流效率达到99.99375 %,到了可以完全忽略的地步;

  未来我们用1年时间完成这一设计成就,十多人的IC设计团队和强有力的电源厂家合作,会尽快完成这一目标。

  五、AC-DC设计

  开关电源发展到今天是多年积累的结果,短期内AC-DC直接恒流不可突破;恒压和恒流是矛和盾的关系,必须要分开考虑;恒流源负载调整率是1%(mA)/V,达不到恒流效果;想法越多成本越高,与风险成正比。

  特点:

  要合理的利用现有的开关电源资源,是最经济的;

  恒压和恒流技术结合是必然的;

  在稳定的产品技术上创意才是有效的。

  六、LED组合化封装是未来发展趋势

  模组的组合设计能有效的降低一次性封装成本;分散的封装形式有利于减低散热设计成本;选择国产的铝基PCB板材;便于光学设计;电源设计简化;封装形式多样;有利增强国产LED竞争力!

  七、封装结构‘绑架’了我们光学效果设计

  这是CREE、Nichia、LumiledsOSRAM 具有代表性的几款封装。要设计产品,首先要确定用谁的LED封装结构;接下来考虑怎样适应这些封装形式;由于我们选择的机会不多,光学结构是建立在这些封装之上的;我们很多创意不能很好的发挥。

  灯具设计是千变万化的,怎样才可以摆脱这一局面?

  八、模组化封装与恒流技术结合

  在PCB板及设计LED封装,实现容易成本低廉;大家集思广益,都能开发出不同类型的封装形式;整合恒流技术与配光参数后的功率LED基础上设计产品;有效的应对日新月异、千变万化的LED灯具需要;电源部分,只采用现有传统开关恒压电源供电;提高产品投放速度,灯具设计简便实用,成本大幅度的降低;还可以避开前沿LED封装专利围堵。

  九、按电压标称值封装

  LED恒流驱动革新技术在深圳CYT诞生,我将它命名为《功率LED恒流集成封装》技术,简称《模组封装》;此技术是LED封装技术的基础上直接整合低压差线性高精度恒流技术;以后LED可以直接标称电压值规格出现,比如:12V/1W、24V/1W、36V/1W、48V/1W、 12V/3W、24V/2W……36V/10W 等等。以后,客户使用CYT技术的产品设计,不再需要考虑任何关于LED恒流问题,使用现有的标准恒压电源供电即可。此技术将宣告“LED恒流电源”一说终结!

  十、按产品设计发光源

  打破原来按光源设计产品,反过来按产品定制LED光源封装形式;最大限度配合产品创意展现;因产品设计光学封装结构;成本低;与产品结合设计散热结构,热阻降低;恒流精度高;保护功能具一体。深圳CYT公司LED实验室可以快速帮助你完成产品设计。

  十一、模组化光源优点

  ①有效的降低成本:

  减少封装次数,节省封装费用;

  同环境、条件生产提高一致性,提高良品率;

  减少光学设计成本;

  降低散热设计成本;

  批次混合封装,降低分档成本;

  产品设计简化,降低整体成本;

  低廉的封装架构。这一技术,将指引LED照明行业沿着健康的方向发展。

  ②热阻降低:

  光源与外壳散热器直接结合;

  避开PCB作为热媒介;

  减少芯片到外壳散热路径;

  采用新的热传导技术;最有效的降低散热热阻,解决散热设计难题。

  ③恒流精度高:

  模组内统一考虑Vf值;

  恒流源受外界影响小;

  线性技术成熟高,没有外围器件影响精度;

  没有EMI干扰问题影响精度;

  多路并联相互独立不影响精度;

  不受电源波动影响负载恒流精度。最高的恒流精度架构,对LED亮度一致性及寿命最优化的设计架构。

  ④保护一体化设计:

  内置温度保护;

  内部电源及保护技术;

  内置高灰阶接口;

  短路和断路保护;

  可设置联动保护功能;

  ESD保护。

  其它任何内置功能、保护需求均可以探讨。

  ⑤走传统电源道路:

  这是稳健的第一步;可选择性强;成本是最优惠的;开关电源都实现不了的指标,LED电源也能实现,解决实际困难,少走弯路;就算有实力的公司设计,LED部分也需要时间验证;完全没有电磁兼容性问题。电源的成熟需要时间,有些关于LED电源的宣传你赶相信吗?先恒压,再线性恒流,一定是LED照明驱动方式未来市场主流!

关键字:LED灯具

编辑:探路者 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/LED/2015/0328/article_11944.html
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现任华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理/高工,上海市传感技术学会理事、副秘书长。

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