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ＬＥＤ照明的新創(chuàng)舉－電源效率９８％的光引擎

LED照明的新創(chuàng)舉─電源效率９８％的光引擎

                      Kin1945

 

在當(dāng)前的LED照明燈具開發(fā)中,有項(xiàng)很主要的指標(biāo)往往使人怯而不前，這就是驅(qū)動(dòng)電源的效率。人們熱衷于討論隔離還是非隔離、功率因數(shù)如何不斷提高,但對驅(qū)動(dòng)電源的效率，很少有人下功夫，業(yè)內(nèi)人都知道這是驅(qū)動(dòng)IC供貨商的事。

清華大學(xué)的老教授茅于海先生最近對LED驅(qū)動(dòng)電源的效率研究有了新的突破，他開發(fā)IC效率在98%，并且和COB光源在一起組成了光引擎，用這種光引擎做的8W球泡燈，在國家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測,光效達(dá)126lm/w。

何為光引擎？茅教授簡單明了地定義為驅(qū)動(dòng)電源和LED光源裝在同一塊基板上即組成光引擎?？雌饋砗芎唵危銎饋韰s是很難的，難在體積和發(fā)熱兩個(gè)問題上。例如隔離式電源和LED光源若裝在同一塊基板上，空間是很擠的，顯然不合適;再有由于驅(qū)動(dòng)電源的效率低，發(fā)熱利害，若裝在同一塊板上顯然會(huì)影響LED壽命。驅(qū)動(dòng)電路的效率低于95%或元器件數(shù)量超過若干個(gè)以上的(要視元器件體積大小而定)是沒法組成光引擎的，如隔離電源是不合適組成光引擎的。

驅(qū)動(dòng)電源的效率LED照明中之重要性表現(xiàn)在兩個(gè)方面，第一方面是其發(fā)熱程度，效率越高，發(fā)熱越少。目前驅(qū)動(dòng)電路的效率普遍在85%左右，這意味著一只10W的球泡燈有1.5W被轉(zhuǎn)化成熱量浪費(fèi)掉了，其發(fā)出的熱量使球泡燈的溫升升高,又會(huì)造成LED壽命的降低;第二方面是降低了整燈的光效，例如本來LED光效已達(dá)到100lm/w，那么做成整燈后，10W的球泡燈總光通量應(yīng)該是1000lm/w(沒計(jì)入擴(kuò)光罩的透光率)，但是由于驅(qū)動(dòng)電路部分消耗了15%的功率，加到球泡燈上的功率只有85%，因此初估該球泡燈的總光通量只有850lm，顯見這時(shí)該球泡燈的光效只有85lm/w。做光源的人辛辛苦苦把光效提了上去，但驅(qū)動(dòng)卻輕而易舉地一下子把它拉下來了。由此可見，驅(qū)動(dòng)電源的效率對LED整燈來說是舉足輕重的。

 茅教授對驅(qū)動(dòng)電源的效率一向是十分重視的，早在三年前，他開發(fā)的LED路燈驅(qū)動(dòng)模塊，效率在98%以上，輸出30W的恒流驅(qū)動(dòng)模塊， 其IC竟然不要散熱器。此項(xiàng)設(shè)計(jì)還獲得了“設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”。

 光引擎除了上述能提高整燈的光效和減輕熱負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)外，其一個(gè)很突出的優(yōu)點(diǎn)是元器件少，可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單，適合大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)，跟隨而來的是成本的降低，售價(jià)的便宜，這對當(dāng)前要淘汰鎢絲燈泡，全面進(jìn)入LED照明時(shí)代來說，光引擎的發(fā)明無疑是LED照明道路上的一塊里程碑。

 在LED燈具設(shè)計(jì)中，驅(qū)動(dòng)電路有隔離和非隔離之分。由于燈的外殼多數(shù)采用鋁殼散熱，為了安全起見，驅(qū)動(dòng)電路都采用隔離電路。但是科技在不斷發(fā)展,新材料新工藝在不斷涌現(xiàn)，例如采用陶瓷基片、加耐高壓的絕緣墊片、采用塑料散熱器、在金屬外殼上噴涂一種高強(qiáng)度的絕緣材料……，所有這些使得采用非隔離電路成為非?？赡芎头浅１匾脑O(shè)計(jì)了。細(xì)想起來，古老的鎢絲燈泡就是非隔離式的供電，一層薄薄的透明玻璃保證了鎢絲燈泡的安全性，當(dāng)這層玻璃破碎后，沒聽說有人拿手去摸燈泡里的鎢絲而遭觸電，因?yàn)槿诉€不至于傻到這份程度。

 光引擎向世界宣布：LED照明進(jìn)入了快車道！大規(guī)模、質(zhì)優(yōu)價(jià)低的LED照明產(chǎn)品將進(jìn)入千家萬戶。

 2014年3月28日，在深圳馬哥孛羅好日子酒店，茅教授向世界宣布了驅(qū)動(dòng)電源效率為98%的LED光引擎的誕生，2014年10月24日，又是在深圳馬哥孛羅好日子酒店的大比特LED專業(yè)會(huì)上，茅教授又做了一次“一種極高光效自適應(yīng)光引擎”的報(bào)告。80歲高齡的茅教授無疑是這項(xiàng)技術(shù)的領(lǐng)路人，該技術(shù)的誕生使LED的節(jié)能效果又向前邁上一個(gè)大臺(tái)階。我們期待著更好更優(yōu)的LED照明產(chǎn)品走向全國，走向世界！

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Frankios
LV.5
2
2014-10-27 10:22
威武！說不定又是一場“革命”！
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dfweng
LV.4
3
2014-10-27 14:12

樓上：從你的帖子看好像是：這高效率的光引擎是由一驅(qū)動(dòng)電源加LEDCOB模塊組合而成的嗎？也就是說，這驅(qū)動(dòng)電源將市電轉(zhuǎn)換提供以一直流電源去驅(qū)動(dòng)這LEDCOB模塊，對嗎？

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chlxs
LV.5
4
2014-10-27 20:21
有沒有具體的測試數(shù)據(jù) 樣板之類的發(fā)出來看看
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scicman
LV.4
5
2014-10-28 10:21
@chlxs
有沒有具體的測試數(shù)據(jù)樣板之類的發(fā)出來看看

估計(jì)是對線性恒流IC進(jìn)行了優(yōu)化，在不同輸入電壓下降低恒流IC上的壓降

我用普通恒流IC做過實(shí)驗(yàn)，在特定電壓下效率能達(dá)到99%

如果真是這樣，我都感到慚愧，清華大學(xué)的教授？做這么低端的？

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kin1945
LV.7
6
2014-10-30 10:02
@scicman
估計(jì)是對線性恒流IC進(jìn)行了優(yōu)化，在不同輸入電壓下降低恒流IC上的壓降我用普通恒流IC做過實(shí)驗(yàn)，在特定電壓下效率能達(dá)到99%如果真是這樣，我都感到慚愧，清華大學(xué)的教授？做這么低端的？

你不用慚愧的，因?yàn)槟氵€對這芯片不夠了解。

１、該芯片可在185v-265v的市電范圍內(nèi)，保持效率都是99％；

２、在很大的環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)保持99%的效率；

３、對于不同的LED正向電壓范圍內(nèi)保持99%的效率；

４、在上述的工作電壓范圍內(nèi)保持整燈的光通量不變，光效不變。

以上幾條你能做到嗎？

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kin1945
LV.7
7
2014-10-30 10:03
@dfweng
樓上：從你的帖子看好像是：這高效率的光引擎是由一驅(qū)動(dòng)電源加LEDCOB模塊組合而成的嗎？也就是說，這驅(qū)動(dòng)電源將市電轉(zhuǎn)換提供以一直流電源去驅(qū)動(dòng)這LEDCOB模塊，對嗎？
你說得很對！
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scicman
LV.4
8
2014-10-30 11:13
@kin1945
你不用慚愧的，因?yàn)槟氵€對這芯片不夠了解。１、該芯片可在185v-265v的市電范圍內(nèi)，保持效率都是99％；２、在很大的環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)保持99%的效率；３、對于不同的LED正向電壓范圍內(nèi)保持99%的效率；４、在上述的工作電壓范圍內(nèi)保持整燈的光通量不變，光效不變。以上幾條你能做到嗎？

個(gè)人的理解

通過COB封裝技術(shù)，在不同輸入電壓驅(qū)動(dòng)不同數(shù)量LED，再通過特定算法使輸出功率不變，保證光通量和光效不變

這個(gè)不是什么創(chuàng)舉，堂堂清華教授，搞這種玩意，和某教授買人家芯片打上自己的標(biāo)簽就是自己高出了CPU差不多，浪費(fèi)國家資源

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ZCQ11098
LV.4
9
2014-10-30 12:33
@kin1945
你不用慚愧的，因?yàn)槟氵€對這芯片不夠了解。１、該芯片可在185v-265v的市電范圍內(nèi)，保持效率都是99％；２、在很大的環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)保持99%的效率；３、對于不同的LED正向電壓范圍內(nèi)保持99%的效率；４、在上述的工作電壓范圍內(nèi)保持整燈的光通量不變，光效不變。以上幾條你能做到嗎？

有詳細(xì)資料對比嗎？？發(fā)出來大家學(xué)習(xí)下

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2014-10-30 16:38
看上去很神奇，有詳細(xì)資料么？發(fā)布出來 給大家看一下。
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kin1945
LV.7
11
2014-11-04 09:11
@scicman
個(gè)人的理解通過COB封裝技術(shù)，在不同輸入電壓驅(qū)動(dòng)不同數(shù)量LED，再通過特定算法使輸出功率不變，保證光通量和光效不變這個(gè)不是什么創(chuàng)舉，堂堂清華教授，搞這種玩意，和某教授買人家芯片打上自己的標(biāo)簽就是自己高出了CPU差不多，浪費(fèi)國家資源

１、買人家芯片打上自己標(biāo)簽和完全是自己開發(fā)的芯片根本是兩會(huì)事，怎么能混為一談？這是你理解有問題！

２、居然你認(rèn)為那么容易開發(fā)，你搞個(gè)試試？

３、請問你有哪些成就拿出來供大家享用?。?

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kin1945
LV.7
12
2014-11-05 08:59
@電源網(wǎng)-天邊
看上去很神奇，有詳細(xì)資料么？發(fā)布出來給大家看一下。
      其實(shí)具體是什么電路我也不知道，更不用說拿詳細(xì)資料。我也只是和大家一樣參加了兩次技術(shù)交流會(huì)，聽了茅教授的報(bào)告。我也只是茅教授的粉絲，我覺得他開發(fā)的方向是對的。ＬＥＤ號(hào)稱是節(jié)能產(chǎn)品，那么應(yīng)該盡善盡美，盡可能把電能完全轉(zhuǎn)化成光能，當(dāng)然完全轉(zhuǎn)化是太理想化了，那么轉(zhuǎn)化９８％、９９％總比只轉(zhuǎn)化８５％要好得多，電源部分的消耗完全是多余的。我發(fā)這貼的目的也希望引起大家對驅(qū)動(dòng)效率的關(guān)注，希望更多人搞出高效的電源。
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kin1945
LV.7
13
2014-11-05 09:00
@ZCQ11098
有詳細(xì)資料對比嗎？？發(fā)出來大家學(xué)習(xí)下
       其實(shí)具體是什么電路我也不知道，更不用說拿詳細(xì)資料。我也只是和大家一樣參加了兩次技術(shù)交流會(huì)，聽了茅教授的報(bào)告。我也只是茅教授的粉絲，我覺得他開發(fā)的方向是對的。ＬＥＤ號(hào)稱是節(jié)能產(chǎn)品，那么應(yīng)該盡善盡美，盡可能把電能完全轉(zhuǎn)化成光能，當(dāng)然完全轉(zhuǎn)化是太理想化了，那么轉(zhuǎn)化９８％、９９％總比只轉(zhuǎn)化８５％要好得多，電源部分的消耗完全是多余的。我發(fā)這貼的目的也希望引起大家對驅(qū)動(dòng)效率的關(guān)注，希望更多人搞出高效的電源。
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dfweng
LV.4
14
2014-11-05 10:01
@kin1945
你說得很對！

假如真是這樣的思路，如果LED串電壓相當(dāng)高，如280V，這樣相串聯(lián)的電流源上的壓降，如2V，可以忽略不計(jì)，這樣是能得到高效率的。前置高功率因數(shù)電源是相當(dāng)簡單的升壓電路完成，如L6561控制芯片即可。是這樣嗎？

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kin1945
LV.7
15
2014-12-02 11:46
@dfweng
假如真是這樣的思路，如果LED串電壓相當(dāng)高，如280V，這樣相串聯(lián)的電流源上的壓降，如2V，可以忽略不計(jì)，這樣是能得到高效率的。前置高功率因數(shù)電源是相當(dāng)簡單的升壓電路完成，如L6561控制芯片即可。是這樣嗎？

難在下面４點(diǎn)上：

１、該芯片可在185v-265v的市電范圍內(nèi)，保持效率都是99％；

２、在很大的環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)保持99%的效率；

３、對于不同的LED正向電壓范圍內(nèi)保持99%的效率；

４、在上述的工作電壓范圍內(nèi)保持整燈的光通量不變，光效不變。

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ken80
LV.3
16
2014-12-02 14:32
@kin1945
    其實(shí)具體是什么電路我也不知道，更不用說拿詳細(xì)資料。我也只是和大家一樣參加了兩次技術(shù)交流會(huì)，聽了茅教授的報(bào)告。我也只是茅教授的粉絲，我覺得他開發(fā)的方向是對的。ＬＥＤ號(hào)稱是節(jié)能產(chǎn)品，那么應(yīng)該盡善盡美，盡可能把電能完全轉(zhuǎn)化成光能，當(dāng)然完全轉(zhuǎn)化是太理想化了，那么轉(zhuǎn)化９８％、９９％總比只轉(zhuǎn)化８５％要好得多，電源部分的消耗完全是多余的。我發(fā)這貼的目的也希望引起大家對驅(qū)動(dòng)效率的關(guān)注，希望更多人搞出高效的電源。
我大概能猜到是什么樣的電路和芯片。如果185~265VAC都能達(dá)到99%的話，燈珠的輸出電壓應(yīng)該在200~240V左右，小電流，控制能量的功率mosfet不能太小，輸出電流越大，所需要的功率管就成倍的增大，輸出電流應(yīng)該有200Hz的電流紋波，得用較大的電解，否則電流紋波會(huì)很大，能量控制不好會(huì)容易產(chǎn)生大電流過沖，大的電解也能緩沖一下。PF值必須得低，否則損耗成線性阻抗是不可能達(dá)到這個(gè)效率，會(huì)造成265VAC下效率急劇下降。
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Frankios
LV.5
17
2014-12-02 14:35
@ken80
我大概能猜到是什么樣的電路和芯片。如果185~265VAC都能達(dá)到99%的話，燈珠的輸出電壓應(yīng)該在200~240V左右，小電流，控制能量的功率mosfet不能太小，輸出電流越大，所需要的功率管就成倍的增大，輸出電流應(yīng)該有200Hz的電流紋波，得用較大的電解，否則電流紋波會(huì)很大，能量控制不好會(huì)容易產(chǎn)生大電流過沖，大的電解也能緩沖一下。PF值必須得低，否則損耗成線性阻抗是不可能達(dá)到這個(gè)效率，會(huì)造成265VAC下效率急劇下降。

頂

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ken80
LV.3
18
2014-12-02 14:50
@ken80
我大概能猜到是什么樣的電路和芯片。如果185~265VAC都能達(dá)到99%的話，燈珠的輸出電壓應(yīng)該在200~240V左右，小電流，控制能量的功率mosfet不能太小，輸出電流越大，所需要的功率管就成倍的增大，輸出電流應(yīng)該有200Hz的電流紋波，得用較大的電解，否則電流紋波會(huì)很大，能量控制不好會(huì)容易產(chǎn)生大電流過沖，大的電解也能緩沖一下。PF值必須得低，否則損耗成線性阻抗是不可能達(dá)到這個(gè)效率，會(huì)造成265VAC下效率急劇下降。

再補(bǔ)充點(diǎn)，原理上應(yīng)該跟電源網(wǎng)里面有個(gè)非線性恒流的方案相同。這么高的效率，開關(guān)管的開關(guān)速度得快，會(huì)有EMI問題，紋波和效率受電網(wǎng)波形影響較大，對燈珠要求高。所以他做一件事是買芯片，定制COB燈珠進(jìn)行優(yōu)化做成光引擎。。整體的成本和可靠性還有待提高。

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