剖析無電解電容LED光引擎的缺點及問題
文章來源:恒光電器
發(fā)布時間:2013-10-23
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其實可以非常簡單地給光引擎下一個定義：那就是凡是把led光源和LED驅動電源結合為一個模塊的就可以稱為光引擎。更通俗一點的可以這樣來說，凡是把恒流驅動源放到LED鋁基板上去就成為光引擎。
有人把cob LED稱為光引擎，顯然是不對的!因為它沒有集成恒流驅動源，沒有“驅動”，怎么能夠稱為“引擎”？
從電源的種類又可以分為直流光引擎和交流光引擎兩大類。不過，當前由于室內(nèi)燈具開始大量采用光引擎，所以我們更多關注交流市電的光引擎。
那么是不是整個LED燈具也可以稱為光引擎呢?當然不可以。正如整個汽車不能稱為引擎一樣，引擎是汽車的動力總成，LED照明企業(yè)，但是不等于汽車，還要加上外殼才能成為汽車。之所以需要有光引擎這樣的產(chǎn)品，是因為所有的燈具有各式各樣的外觀。有些燈具甚至可以稱為藝術品。就拿白熾燈來說，可以說它只有最簡單的燈泡一種形式，恒光，頂多再加上蠟燭燈或極小的圣誕燈�？墒撬耐庑慰墒怯懈魇礁鳂拥�。尤其是水晶燈更是各式各樣的工藝美術品，極其華麗。但是LED還必須加上極其復雜的恒流驅動源才能相當于一個白熾燈一樣工作(接上220V就可以亮)。如果把LED做成光引擎，它就也像白熾燈一樣接上220V就可以亮(當然還需要有與其相配的散熱器)。這樣一方面有助于標準化，另一方面也可以大大地便于外殼(和散熱器)設計者發(fā)揮其所能。
采用光引擎的好處
很多人認為推廣光引擎的主要目的是為了標準化以增加其互換性。其實這種標準化并不應該只從光引擎著手，而是應該在統(tǒng)一散熱器和光引擎之間的接口上著手。就拿led球泡燈來說，需要統(tǒng)一的基本上就是光引擎和散熱器的尺寸，具體涉及到定位螺釘孔和散熱器的定位螺釘孔的尺寸位置。即使是這么具體的問題，也還有很多難處。因為它是和瓦數(shù)和散熱器的散熱能力都有關系。所以推廣光引擎不能只從互換性的好處來著眼。
可以說推廣光引擎的最大好處有以下幾個方面：
1. 降低 led照明燈具廠家研發(fā)費用，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期
因為所有LED燈具的光學和電氣指標都由光引擎生產(chǎn)廠家制定了。甚至還推薦了相應的散熱器。燈具廠家只要把光引擎安裝到散熱器里面去就可以了。燈具廠商甚至不需要經(jīng)驗豐富的光學、電子工程師，也不需要購買昂貴的光學和電子儀器設備。換句話說，光引擎可以大大降低LED燈具廠的準入門限，但卻不會因此而降低LED燈具的產(chǎn)品質(zhì)量。當然這要求光引擎的生產(chǎn)廠家本身就要有極高的水平才行。
2. 推廣光引擎可以大大加速LED燈具的推廣
最近幾年隨著白熾燈的禁產(chǎn)，LED燈具即將迎來爆炸式的增長。LED燈具廠如雨后春筍般的大量涌出。這雖然是一種必然趨勢，但是也帶來了很多問題，尤其是表現(xiàn)在LED燈具的質(zhì)量上的良莠不齊和各個廠商之間的無序的價格戰(zhàn)。LED光引擎的出現(xiàn)可以在很大程度上解決這類問題。因為質(zhì)量是由幾家生產(chǎn)光引擎的大廠決定，價格也不可能有太大的出入。這就大大地減少了由無序競爭而引起的內(nèi)耗。有助于LED燈具產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。
3. 提升了LED燈具的整體性能
例如提高了整體光效(lm/W)，這里是指包括電源效率在內(nèi)的整體光效，當然對于整燈來說也還應當包括燈罩的透光率(不過這不是由生產(chǎn)光引擎的公司負責，而是由生產(chǎn)散熱器的公司負責)。也可以提高色溫，LED照明企業(yè)，顯色指數(shù)等指標。
4. 降低了成本
至少可以省去了恒流驅動源的印制板，及其生產(chǎn)成本。
目前來說，最簡單而最重要的就是用于led球泡燈的光引擎。下面我們就來看一下這種光引擎的構成。
LED球泡燈的光引擎
對于球泡燈來說，它的構成已經(jīng)是非常接近標準化的了。它主要是由三大部分構成：LED光源、恒流驅動電源、散熱器和外殼(包括燈頭和燈罩)。
所以如果就拿LED球泡燈來說，如果要做成光引擎就必須把它的電源板和LED板合成為一塊板，可以看出其難度是很大的。
1、 開關電源不適合做光引擎
開關電源雖然性能比較好，效率也比較高，恒光電器,照亮您的生活，但是最大的缺點就是元件數(shù)目非常多，要和LED燈板集成在一起有很大難度。有人就曾經(jīng)試圖這樣做，其結果是非常擁擠(見圖2)
從這張照片可以看出，整個開關電源幾乎占據(jù)了70%以上的面積，而把LED的空間減到最小。這種結構顯然是不可行的，因為它不但減小了LED的發(fā)光面積，也擋去一部分光線。而且最大的問題是減小了LED的散熱面積。圖中看來可能是5個1W的LED。如果要做成9W或10W的球泡燈更是完全不可能實現(xiàn)的了。
2、 線性電源可以減少元件數(shù)但效率過低
為了減少元件數(shù)，最簡單的方法是改用線性電源，通常線性電源只有5-6個元件，照明方案，這樣就可以大大減小所占用的面積。目前市面上的光引擎大多數(shù)都是采用無電解電容的線性恒流源，無電解電容方案是美國ExClara公司于2011年8月提出來的，口碑，以后有6-7家公司模仿他們的思路開發(fā)出類似的芯片。它的基本原理就是在輸入交流電壓波形的不同值時接入以不同恒流值驅動的LED串，以得到和交流整流以后半個正弦波形相匹配的電流波形，從而可以得到接近于1的功率因數(shù)。這個可以從這種芯片的內(nèi)部結構圖和波形圖來理解。圖3就是美國Supertex公司的CL8801芯片的內(nèi)部結構圖。
它的電流和電壓波形如圖4所示。由圖中可以看出，當交流電壓上升至某一值時第一個開關接通，第一串LED導通，同時選用第一個恒流源；繼續(xù)上升至更高值時第一個開關斷開，第二個開關接通，第一串連同第二串LED以更高電流的第二個恒流源導通，照明產(chǎn)品，以此類推，最后一串導通時間最短，但導通電流最大(最后一個恒流源)。從而形成一個接近于電壓波形(半個正弦波)的電流波形，從而得到最高的功率因數(shù)。但是也帶來一系列的缺點和問題(見后面)。下面就是幾種采用無電解電容線性恒流源的光引擎：
這些都是無電解電容的線性恒流源的方案，達鑫的DS6622采用了一個橋堆一個壓敏電阻，3個電阻一個電容和兩顆ic(DS6622)，一共8個元件，只占據(jù)了10%左右的面積。這種光引擎從占用面積來看，是一種可行的方案。« 1 2 »