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LED驅(qū)動電源產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景分析

鉅大LARGE  |  點擊量:1723次  |  2019年12月30日  

面臨的問題


LED照明燈具有巨大節(jié)能作用,將會取代傳統(tǒng)光源,從而引發(fā)人類照明史上的第四次革命,極大地改善人類的生存環(huán)境,緩解全球日益嚴(yán)峻的能源危機(jī),在LED大放異彩的同時,LED驅(qū)動電源則是LED產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的保障,LED電源的品質(zhì)直接制約了LED產(chǎn)品應(yīng)用的可靠性,因此,在LED產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善,LED驅(qū)動電源的發(fā)展和成熟也至關(guān)重要。


由于LED是特性敏感的半導(dǎo)體器件,又具有負(fù)溫度特性,因而在應(yīng)用過程中需要對其進(jìn)行穩(wěn)定工作狀態(tài)和保護(hù),從而產(chǎn)生了驅(qū)動的概念。LED器件對驅(qū)動電源的要求近乎于苛刻,LED不像普通的白熾燈泡,可以直接連接220V的交流市電。LED是2~3伏的低電壓驅(qū)動,必須要設(shè)計復(fù)雜的變換電路,不同用途的LED燈,要配備不同的電源適配器。國際市場上國外客戶對LED驅(qū)動電源的效率轉(zhuǎn)換、有效功率、恒流精度、電源壽命、電磁兼容的要求都非常高,設(shè)計一款好的電源必須要綜合考慮這些因數(shù),因為電源在整個燈具中的作用就好比像人的心臟一樣重要。2009年,雖然金融危機(jī)對世界經(jīng)濟(jì)的影響很大,但是歐美等國際市場對大功率LED電源的需求量還是很大,相應(yīng)的高端LED產(chǎn)品的出口量受金融危機(jī)影響較小。2008年中國LED應(yīng)用產(chǎn)品產(chǎn)值已超過450億元RMB,LED示范應(yīng)用路燈、LED全彩顯示屏顯示器件、太陽能LED、景觀照明、消費類電子背光、信號、指示等應(yīng)用仍然是主要應(yīng)用領(lǐng)域。但是在市場一片繁榮的背景下,LED產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊,對驅(qū)動電源的要求混亂,市場上LED產(chǎn)品如火如荼的發(fā)展態(tài)勢下,就LED驅(qū)動電源企業(yè)而言,面臨幾個挑戰(zhàn)。首先是驅(qū)動電路整體壽命,尤其是關(guān)鍵器件如電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命。其次是LED驅(qū)動器應(yīng)挑戰(zhàn)更高的轉(zhuǎn)換效率,尤其是在驅(qū)動大功率LED時更是如此,因為所有未作為光輸出的功率都作為熱量耗散,電源轉(zhuǎn)換效率的過低,影響了LED節(jié)能效果的發(fā)揮。第三,以大調(diào)光比高效率地對LED調(diào)光,同時能夠保證在高和低亮度時顏色特性恒定。同時要降低成本,在功率較小(1~5W)的應(yīng)用場合,恒流驅(qū)動電源成本所占的比重已經(jīng)接近1/3,已經(jīng)接近了光源的成本,一定程度上影響了市場推廣。


發(fā)展的趨勢


中國LED產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)70年代。

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充電溫度:0~45℃
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-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

經(jīng)過30多年的發(fā)展,中國LED產(chǎn)業(yè)已初步形成了包括LED外延片的生產(chǎn)、LED芯片的制備、LED芯片的封裝,LED電源以及LED產(chǎn)品應(yīng)用在內(nèi)的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。


在“國家半導(dǎo)體照明工程”的推動下,形成了上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚州和石家莊七個國家半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地。


長三角、珠三角、閩三角以及北方地區(qū)則成為中國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的聚集地。


中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展向好,外延芯片企業(yè)的發(fā)展尤其迅速、封裝企業(yè)規(guī)模繼續(xù)保持較快增長、照明應(yīng)用取得較大進(jìn)展。


2007年中國LED應(yīng)用產(chǎn)品產(chǎn)值已超過300億元,已成為LED全彩顯示屏、太陽能LED、景觀照明等應(yīng)用產(chǎn)品世界最大的生產(chǎn)和出口國,新興的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)正在形成。

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電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備

國內(nèi)在照明領(lǐng)域已經(jīng)形成一定特色,其中戶外照明發(fā)展最快,已有上百家LED路燈企業(yè)并建設(shè)了幾十條示范道路,但國內(nèi)在大尺寸LCD背光和汽車前照燈方面仍顯落后。


2008年北京奧運會對LED照明的集中展示讓人們對LED有了全新的認(rèn)識,有力推動了中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。


當(dāng)前中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)大而不強(qiáng),核心競爭力仍有待于進(jìn)一步提升。


對國內(nèi)企業(yè)而言,壯大規(guī)模、提高產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)水平是首要任務(wù),或逐步通過研發(fā)突破核心專利。


LED由于環(huán)保、壽命長、光電效率高等眾多優(yōu)點,近年來在各行業(yè)應(yīng)用得以快速發(fā)展,LED的驅(qū)動電源成了關(guān)注熱點,理論上,LED的使用壽命在10萬小時以上,但在實際應(yīng)用過程中,由于驅(qū)動電源的設(shè)計及驅(qū)動方式選擇不當(dāng),使LED極易損壞。


當(dāng)前很多廠家生產(chǎn)的LED燈類產(chǎn)品(比如護(hù)欄、燈杯、投射燈),采用阻、容降壓,然后加上一個穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓,向LED供電,這樣驅(qū)動LED的方式存在極大缺陷,首先是效率低,在降壓電阻上消耗大量電能,甚至有可能超過LED所消耗的電能,且無法提供大電流驅(qū)動,因為電流越大,消耗在降壓電阻上的電能就越大,所以很多產(chǎn)品的LED不敢采用并聯(lián)方式,均采用串聯(lián)方式降低電流。其次是穩(wěn)定電壓的能力極差,無法保證通過LED電流不超過其正常工作要求,設(shè)計產(chǎn)品時都會采用降低LED兩端電壓來供電驅(qū)動,這樣是以降低LED亮度為代價的。采用阻、容降壓方式驅(qū)動LED,LED的亮度不能穩(wěn)定,當(dāng)供電電源電壓低時,LED的亮度變暗,供電電源電壓高時,LED的亮度變亮些。


未來的方式是,先恒壓,再線性恒流整合方式。電壓保證在一定范圍內(nèi)適應(yīng)負(fù)載需要,按LED有不同的Vf值3~3.6V之間,可按LED實際數(shù)量乘于3V計算出最低值,再按3.6V電壓乘于數(shù)量計算出最大可能電壓值,最終確定電源部分需要調(diào)整的電壓范圍。再線性恒流源后端恒流,可以多路恒流源并聯(lián)使用,也可以單路多個恒流源增加電流使用。前端電壓源部分采樣檢測恒流源壓差,調(diào)整合適負(fù)載需求電壓,從而達(dá)到高效、靈活的驅(qū)動線路需求。恒流源需要低壓差線性恒流器件,線性恒流源有著很好的電流誤差,也會有很好的灰度表現(xiàn)。在小電流時可以有1~3V的壓差,在大電流方面必須要200~300mV低壓差,才會有較高的效率,那樣線性恒流源需要另外供電。其實每種驅(qū)動方式均有優(yōu)、缺點,根據(jù)LED產(chǎn)品的要求、應(yīng)用場合,合理選用LED驅(qū)動方式,精確設(shè)計驅(qū)動電源成為關(guān)鍵。


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