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深圳市瑞申電子有限公司

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功率電感:探索LED燈具過去、現在和未來(二)

時間:2015-01-01 19:21:09 點擊:
   那么,為什么 LED 燈具還那么貴呢?和任何新技術一樣,初始成本往往很高,但隨著商品化程度的提升,成本就會迅速降低。白熾燈已經存在了 100 多年,而照明級 LED 問世尚不足 10 年。雖然白熾燈和 LED 燈的外觀可能相似,但它們的內部卻有很大的不同。白熾燈將燈絲通電產生光。燈絲是電阻性負載,加熱到白熾狀態即可產生可見光。當 P = I2R 時,增加或減少到燈絲的 RMS 電流就可以增加或減少亮度,從而形成了一個非常簡單的光源,該光源的亮度很容易通過簡單的相位切換技術(如 TRIAC 調光器采用的技術一體成型電感器)進行控制。

  另一方面,LED 燈則是包含電子和機械零部件的一個復雜組合:LED、光擴散板、散熱片和一個開關模式的電源 (SMPS),該電源可將 50Hz 至 60Hz 的交流電 (AC) 轉換成適合 LED 使用的恒定直流電 (DC)。無需多費腦筋就能想到這會比白熾燈更貴 —— 而且貴得多。

  當前的挑戰是如何在不影響質量的前提下降低 LED 燈具的生產成本。LED 組件制造商正在盡自己的一份力量。每一代新型 LED 芯片的出現都使 LED 的發光效率有所提高。與此同時,LED 芯片的價格卻在下降。更低的功耗即可發出同樣的光量,這意味著 LED 中被轉化成熱量浪費掉的能量減少了。次要影響是,更高效的 LED 還可降低散熱要求,減小燈具內熱管理所需的導熱材料體積。更少的材料意味著更少的成本。最后是 LED 燈具電子產品。而今,要把電源 AC 電流轉化為 LED 所需要的恒定 DC 電流,可用 SMPS 來實現。常見的拓撲結構有反激式結構和降壓式機構。圖 2 展示了一個簡化的降壓 SMPS。基本元件包括:一個整流器、能貼片電感器制造商量緩沖級器件、一個電感器、一個 MOSFET 和一個由脈沖寬度調制器 (PWM) 組成的 IC。對于低功率級應用,可將 PWM 和 MOSFET 組合成一個單一的 IC 封裝,以減小體積從而節省空間。為基于 LED 的燈具設計一個合適的 SMPS 要考慮的一些因素包括:功率因數 (PF)、低總諧波失真 (THD)、低電磁干擾 (EMI) 和相位調光能力。

  圖 2:AC/DC 降壓式 LED 驅動器。

  制作插件電感器廠與傳統墻壁調光器兼容的 LED 燈具大大增加了復雜性。在 LED 燈具出現及被使用之前,很少有 SMPS 需要在比其額定 AC 電壓低10% 至 20% 以上的條件下工作。但在可調光 LED 燈具中,SMPS 的工作電壓范圍則要從接近零電壓直到全電壓,并且要模仿傳統白熾燈所出現的亮度變化來工作。這些挑戰是許多應用手冊、文章和會議論文的主題。但從根本上說,該問題可概括為如何用類似電阻的電子元件解決方案取代電阻式燈絲。


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