LED照明市場(chǎng)要起飛，可靠的驅動(dòng)電源是關(guān)鍵

除了成本還較高以外，今天LED照明仍無(wú)法進(jìn)入大規模商業(yè)性應用的另一主要障礙是，電源壽命不匹配及可靠性不足。簡(jiǎn)而言之，LED照明(特別是LED路燈)大規模應用的真正瓶頸就在于驅動(dòng)電源。

Power Integrations公司(簡(jiǎn)稱(chēng)PI)LED產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Andrew Smith表示：“正如早期的緊湊型熒光燈(CFL)技術(shù)因初始質(zhì)量低下而遭遇需求下降一樣，LED路燈照明的可靠性也受到了質(zhì)疑。大量的過(guò)早故障迫使各地方當局和其他客戶(hù)重新考慮LED的技術(shù)方法。待質(zhì)量問(wèn)題解決后，LED室外照明的主要優(yōu)勢將會(huì )再次推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展?！?

尤其是LED路燈，因為主要用于室外環(huán)境，要長(cháng)年經(jīng)受惡劣環(huán)境；在中國南方，外界氣溫部分時(shí)間可能高達40℃~50℃；而在寒冷的北方，外界氣溫部分時(shí)間則可能低到-20℃~-30℃。因此LED路燈電源的設計和制造技術(shù)就更加要注意質(zhì)量問(wèn)題。

“大部分路燈故障都可歸因于電源故障，路燈面臨著(zhù)特殊的設計挑戰，大部分挑戰在傳統電源應用中是不存在的。極高環(huán)境溫度的嚴酷條件（導致電路板溫度超過(guò)100℃），加上電源與負載(LED)的緊密相鄰，使得標準的適配器技術(shù)根本無(wú)法湊效。此外，電信轉換器所采用的用來(lái)對付高環(huán)境溫度的高效率方法，在路燈應用中僅部分有效?！盇ndrew Smith表示：“長(cháng)壽命、高環(huán)境溫度電源需要采用特殊的設計技術(shù)和拓撲結構，才能使電源在嚴酷環(huán)境下正常工作。路燈制造商經(jīng)常無(wú)法準確確定電源的適用性，錯誤的技術(shù)選擇最后會(huì )導致系統過(guò)早故障?！?BR>
他指出，目前許多用于室外照明的電源都依賴(lài)大型鋁電解電容，然而對于要在嚴酷環(huán)境中工作的電源的功率轉換電路來(lái)說(shuō)，此類(lèi)電容的效果并不好。PI極具成本效益的技術(shù)無(wú)需電解電容或其他短壽命元件(如光耦)，從而大幅提升外部照明方案的可靠性。

LED路燈驅動(dòng)電源設計門(mén)坎高
TI半導體事業(yè)部業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理劉學(xué)超針對LED路燈的驅動(dòng)電源需求指出，LED路燈是由光學(xué)、熱學(xué)和電子學(xué)組成的復雜系統，雖然LED本身的壽命較長(cháng)，但如果LED驅動(dòng)電路設計不當，如選用了低質(zhì)量的有源或無(wú)源器件，使整體驅動(dòng)電路壽命無(wú)法與LED匹配，就會(huì )影響LED路燈質(zhì)量及壽命。再者，LED的溫度管理及散熱也非常重要，一旦工作溫度高于100℃，LED本身的可靠性就會(huì )受到影響。當然，LED早期失效、組裝局部缺陷及瞬態(tài)現象等因素，也導致LED偶爾可能會(huì )失效，如果沒(méi)有采取恰當的分流保護措施，單顆LED的失效會(huì )導致整串LED不亮，影響整體路燈照明效果。

此外，在整體LED照明市場(chǎng)中，LED路燈是功率最高的應用，因此需要多個(gè)功率級和復雜的拓樸，以滿(mǎn)足功率因子校正(PFC)、總體諧波失真(THD)、85 PLUS的效率等標準和法規，以及多串LED電流恒定的要求。

美國能源局(DOE)于2009年12月3日針對一體化LED燈項目所發(fā)布的‘能源之星’規格最終版，也規定LED驅動(dòng)器的功率因子必須優(yōu)于0.7，而工業(yè)應用則要優(yōu)于0.9。此外，在目前LED產(chǎn)品無(wú)全面標準情況下，LED必須滿(mǎn)足電氣強制標準，特別是EMC的GB17743對應IEC6100，電流諧波THD的GB17625.1-2003對應IEC61000-3-2:2001，這要求電源要有良好的EMC、PFC/THD。

劉學(xué)超認為，要解決LED路燈的電路可靠性問(wèn)題，必須從驅動(dòng)拓撲結構進(jìn)行改進(jìn)，提高效率，減少元器件數量，另外也可進(jìn)一步減少成本。

Andrew Smith則建議對LED路燈驅動(dòng)電源采用金/銀/銅分級體系。例如，金級電源在嚴酷環(huán)境下具有長(cháng)使用壽命，能提供高效率(>90%)，且具有高功率因數。為滿(mǎn)足金級標準的評級要求，電源廠(chǎng)商必須遵循良好的工程經(jīng)驗（例如，消除功率轉換電路中的電解電容）。銀級和銅級分別適用于工業(yè)應用和消費類(lèi)應用，它們符合這些細分市場(chǎng)的特有屬性。

他指出：“對LED電源采用金/銀/銅分級標準后，生產(chǎn)路燈的系統整合商就可以輕松、安全地選擇正確的技術(shù)，無(wú)需使自己成為電源專(zhuān)家。作為一家IC供應商，PI支持采取一項通用的LED評級標準。我們正在與各LED制造商和政府機構進(jìn)行接觸，以期在此項倡議的需要和內容方面達成共識?！?

深圳茂碩董事長(cháng)顧永德則表示，由于LED照明目前還未大規模普及應用，對LED驅動(dòng)電源的需求量相對較小，并且尚無(wú)統一的國家標準，因此許多電源廠(chǎng)商的設計質(zhì)量不佳，導致電源產(chǎn)品壽命較短，即使在應用條件良好的環(huán)境中，一般電源廠(chǎng)家的電源壽命亦達不到1萬(wàn)小時(shí)；如果在夏天40度環(huán)境溫度下，有許多廠(chǎng)家的電源壽命超不過(guò)4千小時(shí)。

壽命及溫度范圍為關(guān)鍵所在
顧永德指出，茂碩在設計時(shí)便將電源開(kāi)機溫度規范在-40℃到70℃，獨有的PFC電路及內部屏蔽結構則能充分解決并保證在任何惡劣環(huán)境下，電源都能正常開(kāi)機。再者，通過(guò)長(cháng)時(shí)間對灌膠技術(shù)的研究，進(jìn)而調配出密封性最好、散熱性最佳的灌封膠配比，使產(chǎn)品得以獲得完整嚴密的防水保護。茂碩的LED的驅動(dòng)電源壽命長(cháng)達5萬(wàn)小時(shí)。

針對現階段的產(chǎn)業(yè)情況，顧永德指出許多燈具廠(chǎng)家多是在完成LED基板及結構設計后，才去考慮電源的問(wèn)題，忽略了電源沖擊對LED芯片的影響，為燈具的光衰減留下隱憂(yōu)。而對于許多中小電源廠(chǎng)商而言，它們不可能有實(shí)力為每批數量不大的燈具專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)不同的電源，這就造成了燈具廠(chǎng)商找不到技術(shù)指標和尺寸大小均合適的電源的普遍現象。

智能型驅動(dòng)為發(fā)展趨勢
顧永德并特別說(shuō)明智能型驅動(dòng)電源的重要性，他指出目前市場(chǎng)應用于LED驅動(dòng)電源管理、LED燈具的智慧節能監控的解決方案可說(shuō)極少，但是茂碩針對節能、環(huán)保、多功能、高可靠和智能化管理等目標設計出照明時(shí)間智能控制、DALI智能無(wú)極調光、PLC智慧遠程無(wú)極調光、PS485或DMX512智能遠程無(wú)極調光、紅外感應智能調光、0-10V模擬調光、室內可控硅調光等七大智能調光技術(shù)，可根據環(huán)境、時(shí)間等的變化，由工作人員在控制室通過(guò)相關(guān)網(wǎng)絡(luò )遠程控制LED路燈開(kāi)關(guān)、調光，還可反饋電壓或電流、狀態(tài)查詢(xún)、故障報警等，既可以省去鋪設專(zhuān)有線(xiàn)路的麻煩，還可以解決遠距離傳輸的問(wèn)題，非常適合用于LED路燈的遠程控制與管理。

另一值得注意的中國LED驅動(dòng)電源業(yè)者則是廣州金升陽(yáng)科技有限公司。該公司已針對LED路燈應用推出KC24W系列，此為引線(xiàn)式恒流大功率防水LED驅動(dòng)電源產(chǎn)品，該系列的產(chǎn)品應用降壓式電路結構，具有效率高、寬輸入電壓范圍、高溫度工作環(huán)境、功能齊全等特點(diǎn)，提供PWM 調光、模擬調光等遠程關(guān)斷功能。

替代燈管電源朝隔離式發(fā)展
針對替代燈管所需的驅動(dòng)電源，基本上脫機型為發(fā)展主要趨勢，這主要是由于市場(chǎng)對安規日趨重視，因此隔離驅動(dòng)的需求日漸增加。脫機型LED電源市場(chǎng)主要分為高功率和低功率兩個(gè)部分，大概以50W為分界線(xiàn)。其中，基于集成型LED的替代燈管大多采用簡(jiǎn)單、非絕緣型降壓穩壓器LED驅動(dòng)電路，產(chǎn)品著(zhù)重于采用最少的元器件數量和最低的成本，但又必須同時(shí)提供足夠的流明/瓦數，以及高于0.7的功率因子，并具有標準的雙向可控硅調光器調光的能力。

再者，高功率LED驅動(dòng)器通常需要絕緣隔離，以達到UL標準，這往往需要其功率因子大于0.9，并具備調光能力，而這種調光能力可能是通過(guò)基礎調光器之外的其他方法實(shí)現的。另外還需要產(chǎn)生至少與熒光燈相等的流明/瓦，并具有更長(cháng)的使用壽命。

LED驅動(dòng)電源需求增加快速
LED驅動(dòng)電源器是LED產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的保障，也就是說(shuō)LED電源的質(zhì)量直接決定了LED產(chǎn)品的可靠性，因此，在LED產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善的今日，LED驅動(dòng)電源的成熟也至關(guān)重要。一盞LED路燈配置一臺LED驅動(dòng)電源，根據預測，2013年中國LED驅動(dòng)電源數量預計達到700萬(wàn)臺以上，市場(chǎng)規模擴大至17.5億。

然而，LED驅動(dòng)電源不是傳統電源，技術(shù)含量非常高。由于供應受制于技術(shù)水準，跟不上需求的進(jìn)展，產(chǎn)業(yè)整體上處于供不應求的狀況。目前LED驅動(dòng)電源已成為「十城萬(wàn)盞」工程推廣的瓶頸，也是制約LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

對LED燈具業(yè)者而言，LED驅動(dòng)電源的成本及使用壽命至關(guān)重要，其中的關(guān)鍵為采用高質(zhì)量的元器件并控制生產(chǎn)質(zhì)量，在保證高性能和可靠性的前提下必須盡可能地降低成本。據了解，近來(lái)有大量小型公司紛紛進(jìn)軍LED驅動(dòng)電源市場(chǎng)，市場(chǎng)價(jià)格因競爭而不斷下滑。如何在保證可靠性和質(zhì)量的同時(shí)，提供最低成本的LED照明解決方案，成為業(yè)者需要面對的新挑戰。