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出口可調(diào)光LED球泡燈難點技術(shù)分析

 省電師 2011-08-12

(一)            可調(diào)光LED球泡出口市場前景廣闊

國外白熾燈泡為了節(jié)能,普遍附有“可控硅調(diào)光”裝置。這種裝置廣泛用于賓館及家居,比比皆是,數(shù)以億計,市場容量巨大。美國能源之星20108月實施LED燈泡取代白熾燈泡的技術(shù)規(guī)范之后,LED球泡銷量大增。把淘汰的白熾燈泡取下來,直接換上LED球泡燈,2010LED球泡燈取代白熾燈節(jié)能百分之九十以上,請參閱下表所示:

被取代白熾燈泡的功率(瓦)

60

40

25

15

10

需要LED球泡燈的光輸出(流明)

500

300

150

90

70

2010

LED球泡燈功率(瓦)

6

4

2

1

1

在同等亮度照明效果前提下,LED燈節(jié)電大于0.9

             

今后,隨著LED發(fā)光效率不斷提升,使LED球泡燈直接替換白熾燈泡節(jié)能率也不斷的提升。LED球泡燈國際市場大宗訂貨每瓦一歐元或一美元起。預(yù)測2011LED燈國際市場將以每一百流明一歐元或一美元起結(jié)算,為此,值得重視研發(fā)創(chuàng)新。

(二)            可調(diào)光LED球泡燈最大難點在于閃爍

用可控硅斬波調(diào)光,對于白熾燈泡而言是沒有問題的,因為鎢絲通電白熾發(fā)熱發(fā)光,存在“熱容量”(熱慣性),對于50赫芝或60赫芝頻率而言,超出46赫芝(人視覺可經(jīng)感覺到閃爍的閥值),使價廉的可控硅斬波調(diào)光裝置可以普遍應(yīng)用。而LED球泡燈直接取代白熾燈泡時,由于LED燈沒有上述的“白熾鎢絲熱慣性”,如不對癥下藥改進(jìn)LED球泡燈,則LED球泡燈發(fā)生閃爍是必然引發(fā)用戶退貨的。

讓我們回憶可控硅調(diào)光的三原則;

(1)       觸發(fā)問題:可控硅觸發(fā)極必須有起碼的觸發(fā)功率,才能夠使可控硅從斷路轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通;可控硅一旦導(dǎo)通后,到斷路之前,其觸發(fā)電極失去控制作用。

(2)       可控硅導(dǎo)通之后,必須有起碼的維持電流,才能維持可控硅保持導(dǎo)通,一旦電流過零或者波動,使可控硅電流小于維持電流,則可控硅自動恢復(fù)觸發(fā)前的斷路狀態(tài)。

(3)       為了有起碼的維持電流,可控硅必須有足夠的工作電壓,一旦電壓過零或者波動,電壓太低到不足以維持可控硅導(dǎo)通,則可控硅自動恢復(fù)觸發(fā)前的斷路狀態(tài)。

上述可控硅導(dǎo)通三原則,對于白熾電燈泡而言,同樣存在,為什么可控硅調(diào)光白熾燈泡,看不到閃爍,直接替換上LED球泡發(fā)生閃爍呢?原因在于LED從通電到發(fā)光的“響應(yīng)時間”是以納秒(ns)級能快速響應(yīng)的。然而上述可控硅調(diào)光使LED電流波形過零,甚至過零又不連續(xù)的波形斷續(xù)時間,是以毫秒(ms)級工作的,于是,引發(fā)LED燈光不連續(xù)時間也是毫秒級,當(dāng)LED電流不連續(xù)時間超過10毫秒,嬰兒的原始視力就有感覺了,成年人的視力衰退,只有特殊訓(xùn)練的魔術(shù)師或快槍手才能感覺10毫秒以內(nèi)的閃爍;LED電流不連續(xù)時間如能壓縮到1毫秒之內(nèi),LED燈雖存在閃爍,但人視覺存在“視覺滯留”,看不到閃爍,這就是電影、電視、高清電視存在的基礎(chǔ)之一。


 

 (圖一)支持可控硅調(diào)光的BP3180芯片LED恒流電源電路圖


(三)            可控硅調(diào)光原邊反饋LED控制芯片

LED燈取代白熾燈節(jié)能,必將是歷史之必然!白熾燈時代盛行的可控硅調(diào)光裝置須沿用,也是相當(dāng)長一段時間存在的客觀需求,為爭奪搶占這個巨大的市場,國內(nèi)外許多企業(yè)重點研發(fā)“可以適用于可控硅調(diào)光裝置的LED控制芯片”,我們購買這些芯片,一一作對比試驗,按性能與價格之比的競爭力測評,對比之后發(fā)現(xiàn)BP31**系列芯片價廉物美,值得向諸位推薦,見(圖一)所示。

BP3108是中國專利(專利號:201010146645.8)自主知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新的芯片,適應(yīng)可控硅調(diào)光設(shè)備用于LED燈調(diào)光。由于采用原邊控制拓?fù)洌槐赜?/span>TL431及光耦等傳統(tǒng)隔離式方案,能大幅度降低成本。

(圖一)的工作原理簡述于下:

 

式中: TR原邊繞組匝數(shù),

         TR副邊繞組匝數(shù)。

(3)   工作頻率:

BP3108生產(chǎn)廠家建議工作頻率為20 80 為宜。

式中: 是反激式拓?fù)湓O(shè)計TR原邊的電感量(單位:亨利)

(4)   原邊控制:

BP3108不須傳統(tǒng)隔離拓?fù)渌枰?/span>TL431及光耦等,直接從原邊副線組 ,除了取得自供電 供給BP3108工作之外,同時作為對 恒流的反饋控制。BP3108這種原邊控制特色可以降低成本。

(圖一)實物實測數(shù)據(jù)見下表所示:

輸入電源電壓UIN(伏) 85V 110V 220V 264V
輸出LED燈電壓UO(伏) 19.4 19.6 19.6 19.5
輸出LED燈電流Io(安) 0.296 0.320 0.310 0.307
輸出LED燈功率PO(伏) 5.74 6.1 6.1 6.0
輸出電源耗電PIN(瓦) 7.2 7.7 7.7 7.8
LED燈電功效率 0.80 0.81 0.79 0.77
用(圖一)制作PCB含全部元器件在內(nèi)體積:L55mm×B20mm×H20mm可以置入燈頭內(nèi)腔。由于LED 燈功率不大,電功效率較高,所以溫升較低。
(四)繼續(xù)創(chuàng)新的方向
(圖一)的拓?fù)渖杏锌沙掷m(xù)創(chuàng)新提升性價比競爭之處:
(1)為提升(圖一)的可靠性,適配LED 長壽命,最迫切的是不用壽命較短的電解電容,才能適配LED長壽命。
(2)提升(圖一)的電功效率還有潛力,可望提升到0.90以上為優(yōu)。
(3)提升(圖一)的輸出功率往多相關(guān)開關(guān)電源方向發(fā)展。我們已收到深圳博立碼杰公司惠賜的三相開關(guān)控制芯片正在研發(fā)輸出功率更大,輸出紋波更低的三相開關(guān)電源配合更大功率的LED燈。
(4)本文作者呼吁有實力的企業(yè)家致電18977091395洽談產(chǎn)業(yè)化合作事宜。

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