专家答疑:散热VS驱动,如何应对LED路灯商用化两大挑战?

上网时间: 2010年01月28日? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:龙茂微电子? LED? LED路灯?

现在整个LED行业正在以极高速度向前发展,光效即将达到130流明/W,品种也越来越多,LED路灯应用的功率要求已经高达180W以上,而且交流供电也日趋成熟。新的情况下对LED恒流驱动源也提出了各种各样的要求:除了要满足各种输入输出电流电压的要求外,更重要是要提高其智能性和可靠性。例如智能调光将会成为必不可少的功能。LED灯具的散热问题的解决后,下一个影响LED灯具寿命的主要因素就是驱动源的可靠性问题。只有真正解决了其可靠性,LED路灯才能够真正替代现有的高压钠灯。《电子系统设计》网站本期专题讨论栏目,特别邀请到上海龙茂微电子有限公司总经理茅于海来在线为网友解决当前碰到的技术难题。下面是部分精彩的技术问答内容,更完整的讨论内容请访问《电子系统设计》网站论坛。

专家答疑:散热VS驱动,如何应对LED路灯商用化两大挑战?_《国际电子商情》上海龙茂微电子有限公司总经理茅于海_1
上海龙茂微电子有限公司总经理茅于海

网友“恣意纵横”:LED抗浪涌的能力比较差,特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护很重要。由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网系统会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED路灯的损坏。LED驱动电源如何抑制这些浪涌?

茅于海教授:LED路灯有两种,一种是太阳能或风光互补供电,还有一种是市电供电。对于前者来说,基本上不存在有浪涌问题,除非雷直接打到灯杆上,那就玉石俱焚,没有任何东西可以保护,但是这种概率非常之低,完全可以不用考虑。而对于后者来说,的确存在浪涌问题。这其中又可以分为两种情况,采用非隔离型电源,或者隔离型电源。对于前者来说,浪涌有可能直接加到LED上,而引起LED的损坏。但对于隔离型的电源,因为中间有隔离变压器,浪涌的影响就可以减小很多。而且,通常在电源的输入端都加上压敏电阻加以保护,也可以减小很多损坏LED的机会。

网友“守候月光”:LED光源存在哪些缺点,有哪些技术问题?急需解决的问题或攻破的难关是什么?

茅于海教授:目前,LED作为新型电光源来说,最大的问题有如下几个:

1.发光效率低。其实LED发光效率比现有的很多电光源(例如白炽灯)的效率都高,但为什么还要把这个问题作为一个缺点提出来呢?这是因为其它的电光源,作为无效耗电的部分大多以热辐射的形式发出来,而且发光材料本身就是可以耐高温的(例如钨丝),所以不存在散热问题。而LED本身的发光效率目前只有30%左右,其它的都以热能形式存在芯片内部需要传导出来。如果不能传导出来,就会导致芯片的结温升高,而使其光衰加大,寿命缩短。当然随着LED技术的进步,发光效率的逐步提高,这个问题将不成为问题。但是,至少目前来说,散热是一个必须很好解决的一个大问题。

2.价格高。作为老百姓能够接受的价格来说,LED离开可大面积普及的距离还很远。目前和同样发光效率的节能灯来比,价钱大约高3-5倍。降低价格的关键除了长远来提高其发光效率以外,目前的关键是要国内的公司掌握核心技术。目前国内的大多数生产LED的厂家都是采用国外进口的芯片进行封装。少数能够生产芯片的厂商,往往发光效率不高,导热差,光衰严重。所以如何掌握高性能的LED芯片,掌握高质量的芯片封装,也是改善其导热。

网友“1133”:不同的LED驱动IC该怎么选择?

茅于海教授:这个问题说来话长,而且不是三言两语能够说清楚的,只能简单说一下。1.首先按照你的LED灯具的功率来选择,不同的IC有不同的输出功率范围。2.即使同样的功率,可以是不同的电压和电流的乘积,所以还要根据你的LED的具体连接方法来定,例如串联的LED很多,就要求能够输出高电压的;LED的电流很大,就要求能够输出大电流的。但是有时候LED的连接方式也要考虑到驱动IC的可能来进行调整。3.要根据输入电压和输出电压的关系来选择是升压型的还是降压型的IC,不过有的IC采用不同的外围电路,既可以做成升压型的也可以做成降压型的。PAM2842就是这样。4.假如输入是交流电,那么就要选用专门为交流电而设计的IC。这里又分成两种,一种是非隔离型的降压型。其典型的代表就是HV9910,它可以对多达40个以上串联的一瓦LED供电。另一种则是隔离型的。这时候通常需要采用反激式的电路,所用的IC又有很多。就不再多说了。

网友“kkuo”:目前LED照明进入家用市场的最大障碍是什么?

茅于海教授:目前因为LED的价格过高,所以还很难推广到家用。即使不考虑这个问题,那么的确还有很多家庭环境和使用人的要求是和商用不同之处。但首先要考虑的不是散热问题,如果是指LED芯片的散热,那是会影响到光衰的,当然是应当早就已经解决的问题(不应当作为家用和商用的区别),假如是整个灯具的散热,那么应该说LED灯具比白炽灯发光效率高很多,在同样的照度下所需要的瓦数小很多,所以发出的热量也小很多。即使和节能灯比,发光效率应该说是差不多,但是节能灯光线的散发比较差,所以灯具的总效率还是要比LED差。所以LED的发热问题不会比节能灯高。

网友“动心了”:应该从哪几个方面为突破口来降低LED灯具的成本?

茅于海教授:LED灯泡由三部分构成,一是LED,二是外壳,主要是散热器,三是驱动电源。为了降低LED灯泡的成本,关键是要降低LED本身或者说LED芯片和封装的成本。因为这部分占50-70%以上。而且,发光效率也就是它的亮度都是由LED本身决定。而这部分的价格几乎完全掌握在国外的几家大公司手里,例如日本的日亚、美国的科瑞(Cree)等,中国的LED企业大部分只是进口国外的芯片,自己只是封装而已。少数几家可以自己开发芯片的公司,在质量上(发光效率和光衰)都还不如外国公司。不过即使是外国公司也是在不断地降低成本。根据过去的历史数据,Haitz总结出一个所谓的Haitz定律,这个定律说,LED每十年其性能提高20倍,成本降低10倍。这里指的性能主要是其发光效率,发光效率提高以后,因为同样的亮度,所需要的电功率就低,散热器的体积也小,这些都能有助于降低成本。

本文授权转载自《电子系统设计》,原文请参考:
http://www.ed-china.com/ART_8800034104_400002_500011_MZ_4c0baa83.HTM

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