分析：LED行业引擎“去电源化”如何引爆相关企业变革
日期：2015-11-4 14:39:10 阅读：4175
导读： 几年前，集LED光源板和LED电源合二为一的“光电引擎”诞生，开创了“光电引擎”工业化和自动化生产的新时代。这种引擎是将LED光源灯珠和驱动电源芯片集成设计在一块基板(铝或陶瓷)上，这种全新方案在生产时省去了变压器、电感器和电解电容器，因此节省了昂贵的人工成本。
几年前，集LED光源板和LED电源合二为一的“光电引擎”诞生，开创了“光电引擎”工业化和自动化生产的新时代。这种引擎是将LED光源灯珠和驱动电源芯片集成设计在一块基板(铝或陶瓷)上，这种全新方案在生产时省去了变压器、电感器和电解电容器，因此节省了昂贵的人工成本。
一、LED照明需要驱动电源
LED照明光源和灯具需要有驱动电源才能点亮和发光。光电引擎只是将LED灯珠和驱动电源集成设计在同一块基板上，因此所谓“去电源化”其实是一个伪命题。众所周知，LED是一个通电即发光的二极管，需要给它供给一个直流恒定电流才能无闪烁发光，所以还是需要直流恒流驱动电源的存在。目前的LED光源和灯具大多数是采用低压LED(LVLED)技术，将N个LED灯珠多并少串，组成一个低电压、大电流驱动的光源板，它的点亮需要一个独立的驱动电源模组，通常是隔离或者非隔离的开关恒流驱动电源模组，往往将它们内置在LED光和灯具的狭小空间中。由于高压LED模组(HVLEDs)技术和高压线性恒流驱动芯片的兴起，可以将LED灯珠组成多串少并的应用模式和采用无电解电容器、变压器和电感器的直流驱动电源。HVLEDsil高电压(45～280V)、小电流(10～60mA)光源板的应用方案，HVLEDs的最大优点是采用高压LED(HVLED)的均布技术和有效降低LED光源的发热温度；高压线性恒流驱动电源芯片的应用电路无需电解电容器、变压器、电感器，这样可以将高压线性恒流电源设计在光源板上，组成光电引擎，将恒流驱动电源集成在LED光源板上。高压线性恒流芯片、整流桥堆和高压LED灯珠可以通过自动贴片机贴在同一块板上，采机器自动化生产，可以大大节省人工、提高生产力。
用同一种光电引擎可以生产不同款式的LED球泡灯、筒灯、天花灯等光源。高压线性恒流驱动电源目前的输入电压范围较窄，只能适合定电压输入，它的脉动直流输出还有寄生的工频及其倍频的残余，需要在芯片设计上作进一步改进和技术提升。
光电引擎是LED照明灯技术未米发展方向之一，它因为去掉了LED光源和灯具中的独立驱动电源模组，而大大节省了昂贵的人工和大大提高企业生产效率，进一步降低成本，随着HVLED灯珠和高压线性恒流芯片的设计、制造技术的提高和完善，LED照明产品将得到的广泛应用和普及。
二、光电引擎“去电源化”引爆相关企业变革
光电引擎技术的兴起和普及，首先将LED芯片封装厂从生产单颗LED灯珠封装导入生产LED光电引擎模组，LED芯片封装厂必须进入N种产品多元化生产才能更有生机。其次，LED光源和灯具生产厂的设计和生产技术将更加简单、快捷、有效，用光电引擎组装一个LED球泡灯平均只需要10s时间。
任何新生事物的初期都不完善，需要有一个技术改进的过程，人们对新事物也需要一个认知的过程。在LED照明产品发展的历程中必然会诞生一些尚未认知的新事物，如LED灯丝灯、LED光电引擎等，笔者非常看好技术创新的LED灯丝灯、LED光电引擎，任何新产品都会给企业家带来新的市场和新的利润增长空间，也将会给人类带来新的体验，享受科技进步的快乐！LED照明的一部分产品适合去掉独立的驱动电源模组，特别是室内照明光源和灯具。但还有不少LED照明产品是不适宜去掉外置的、独立的电源模组的，如某些户外照明光源和灯具。
三、线性性恒流驱动技术日趋完善
LED照明灯具的驱动点源追求高功率因素(PowerFactor，PF)和低总谐波失真(Tota1Harmonic，Distortion，THD)既是客户的希望也是电力系统的要求。能源之星（EnergyStar，是美国能源部和美国环保署共同推行的一项政府计划，旨在更好地保护生存环境、节约能源）和国际电信委会(ICE)规定LED驱动芯片必须具备高功率因素校正(PFC)功能.以确保LED灯具的转换效率和灯具寿命。
LED灯具电源引入高压线性恒流驱动新一代电源技术，无电源的开关变换，因而也就无自身的开关频率线余，纹波也将大大降低，应用电路无变压器等磁性器件和电解电容器，线性电源的PF提高、THD下降。
高PF和低THD高压线性恒流驱动芯片因其应用电路简洁高效和应用成本低廉，将会成为室内平价LED光源和灯具驱动电源首选之一。
高压线性恒流驱动芯片大多数是采用分段点亮的技术来驱动HVLED发光。目前分段的方法有1段、3段、4段、6段等。分段越多，电源工作效率越高，但HVLED控制线也会相应增加。如分成N段，控制线则N+1，分段过多电源效率提高并不明显吨，但应用线路略略显复杂，LED灯具设计师所不希望如此。比较适合光电一体化模块应用的是1段、3段、4段的分段驱动，1段内置一个MOS的驱动，虽然电源效率较差，但能满足蜡烛灯特小空问的需要；3段和4段驱动内置3-4个MOS是日前优选的恒流驱动方法，兼顾电源效率、PF和THD，应用方案比较简洁，应用成本较低。内置MOS特别适合一体化光电模块的应用，应用电路零件少，有利于LED的配光分布设计。
目前高压线性恒流驱动电源输入电压范围较窄，只能适合定压输入，它的脉动直流输还有寄生工频和倍频残余，导致其制成LED照明灯后还发生频闪现象。这些问题造成业内对光引擎环境受限较多，应用范围窄的误解。高压线性恒流驱动电源芯片是一种定电压输入的驱动电源芯片，最初对输入电流的宽容度从±10%升至±20%，基本满足不少使用地区电网波动的要求；面对频闪问题，需要制定LED照明灯的频闪评估共识，比如日光灯、筒灯使用时离开受众均在50cm以上，那么在50cm以外没有频闪就认认定为合格产品。纵然如此，光电引擎还需要在电源芯片设计上作进一步和技术提升。
高压线性驱动芯片经过几代的改进设计，现在已经从最初的模拟电电路芯片走向数模混合电路芯片，并向数字电路芯片发展，因此高压线性驱动芯片的性能日趋完；善，更加稳定。目前，数模混合的高阶分段线性恒流驱动芯片已经量产。
另一方面，由于高导热塑料散热器、塑包铝散热器技术日趋完苔，性价比更好，铝塑散热器的成本比全金属散热器更低，绝缘性能更好，所以用光电引擎和塑包铝散热器组成的光源和灯具更加安全可靠。
四、光电引擎技术继续创新
光电引擎技术发展依赖HVLEDs技术和高压线性恒流驱动技术而发展，从几年前采用“多芯封装光电引擎”，发展到“环形HVCOB光电引擎”，再向“裸晶HVCOB光电引擎”发展，技术不断创新，成本不断降低，性价比更好。
随着具备中国知识产权的“荧光晶体”材料的发明成功，“荧光晶体光电引擎”有望不久诞生。
“荧光晶体光电引擎”是将无背镀蓝光LED灯珠直接绑定在荧光晶体的基板上，设计成C型的HVLEDs串，高压线性恒流驱动芯片和整流桥堆芯片也绑定在同一面上，由于荧光晶体接受蓝光后能激发白光，因而可无须对蓝光LED用荧光粉胶裹涂封装。因此该光电引擎的荧光晶体背面在LED点亮时可发出白光。这是LED照明技术的创新发展。
五、光电引擎促使灯具换新貌
光电引擎技术日趋成熟促使LED灯具在设计上不断推陈出新。由于采用HVLED技术、LED灯珠均布术、高压线性恒流驱动技术和塑包铝、高导热塑料散热器技术，新一代采用光电引擎的LED照明灯具身影更加矫健、质量轻、防水、抗盐雾性能更好、无外置电源。
高导热塑料散热器、塑包铝散热器的技术日趋完善，性价比更好，铝塑散热器的成本比全金属散热器更低，绝缘性更好。用光电引擎和塑包铝散热器组成的光源和灯具更加安全可靠。
如室外照明灯具采用“光源+电源+光源”组合，内置双光源的光电引擎，可以灵活的用于制造各种室外灯具，如LED路灯、LED隧道灯、LED投光灯等。
工矿灯的光电引擎采用多组“HVLED灯珠+高压线性恒流驱动电源”并用设计方案，优化灯面的光学设计，均布技术使每个HVLED得到散热空间，可以使得整灯设计优化，减轻结构质量，缩小结构体积和。采用光电引擎工矿灯优势明显，传统方法设计的LED工矿灯则比较笨重。光电引擎已经广泛应用在LED球泡灯、筒灯、天花灯灯光源，T8、T5灯管，工矿灯、路灯、隧道灯、投光灯等灯具。光电引擎正受到LED产业界欢迎。
