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LED驱动电源将会有一个持久战

编辑:无锡瑞谷电气有限公司  字号:
摘要:LED驱动电源将会有一个持久战

今年三四月份热闹非凡,除了大大小小的经销商大会、项目和新品发布会外,一股驱动电源领域的小浪潮正在兴起。3月底4月初,聚科照明、长运通、新力光源等3家LED企业先后举办发布会,大力宣扬去电源化驱动产品和技术,或者与下游企业强强联合,全力推动去电源化驱动发展。为什么短期内会出现多家业内知名LED企业争先发布去电源化驱动产品或合作项目呢?去电源化驱动是否将掀起一场驱动革命的浪潮呢?

新一轮驱动技术革命启动

去电源化驱动是个什么东西,很多业内人士都弄不清楚,事实上,不管是去电源化驱动技术还是业内称呼的“去电源化”技术,这些说法都不够准确,不是没有驱动,而是通过电路设计及微电子工艺,将驱动电路做小,并与LED实现高度集成。

去电源化驱动,即交流电直接驱动技术,其类似于台式电脑的声卡集成,原先都是单独的声卡,需要插在插槽里,技术进步之后,现在就集成在主板上,去电源化驱动也是如此。

驱动电源阶段

所有直流LED照明产品都要配置一个交流电转直流电(即AC/DC)的驱动,把电压变成低压恒流,因为LED是直流低压的,装上驱动LED才能正常工作。其中线性电路,指的是完全由线性元件构成的电路。线性电源,一般都利用变压器从高压变低压,再经过整流输出直流电压。这样一来体积大、笨重,效率低、发热量也大。当热量高的时候,元件的寿命势必要下降,影响最终的使用效果。

而驱动元器件的使用寿命一直为业界所诟病:LED的寿命可以很容易达到3万小时,可是驱动一般只有5000到1万多小时,驱动的寿命远远低于LED的使用寿命,电源一坏LED灯具就没办法正常工作,特别是LED球泡灯等小体积产品。据了解,超过50%的故障LED灯具都源于电源问题。直流LED的使用寿命大大短于交流LED,而且驱动电源的成本也占了整个LED灯具15%-20%的总成本。

去电源化驱动初级阶段

正因为驱动存在故障率高、寿命短和大幅增加LED照明成本等缺点,是否能拆除电源,成为了业界新的研究方向,而交流LED和高压LED等去电源化驱动技术就此诞生了。

早在2005年,首尔半导体就发明了可以用交流直接驱动使其发光的交流LED;随即,美国III-NTechnology开发MOCVD生长技术基础上的氮化镓衬底,可以增进照明和传感器的应用;在2008年,台湾地区“工业技术研究院”也完成可产业化生产并有实际应用系统方案的交流LED产品,可直接插电于60Hz或更高频率的AC110V交流压使其交流发光。在当时,美国、韩国和台湾地区是全球交流LED技术领先者之一。

为了提高驱动电源的寿命和降低成本,无电解电容驱动方案在几年前频繁出现在各大行业网站上,各个驱动电源厂家也以无电解电容驱动为噱头进行销售。而无电解电容驱动方案正是驱动电源往“去电源化”方向发展的初级阶段。当然,如今业界所指的去电源化驱动不仅仅包括无电解电容,变压器等部件也不需要了,所以发展至今,LED照明产品的体积更小了,但寿命和成本的问题解决了,另外一个瓶颈就产生了——“频闪”。鉴于交流电的特性,当电压一高一低,灯就会一闪一闪,频闪的问题难以避免,虽然眼睛没办法明显看到,但长期以往,对人的眼睛、视网膜的伤害非常大。

此外,稳定性也成为去电源化驱动备受业界人士质疑的因素,缺少电容这个储能元件,驱动无法起到很好的稳定电压的作用,整个LED灯具存在一些不稳定因素。在发展初期,去电源化驱动存在多种问题,所以在2012年之前,去电源化驱动技术尚处于“养在深闺人未识”的阶段,业界人士也多抱持保留态度。

去电源化驱动高级阶段

时至今日,海外市场对于交流LED技术已经有了更深入的研究,技术开发、市场开发也比国内市场超前一步。首尔半导体、台湾Interlight、美国Exclara等成为了研发交流驱动技术的骨干企业,目前国外市场以首尔半导体和英国Lynk Labs的交流LED驱动IC引擎技术为最前沿,德州仪器也将产品扩展到LED驱动领域,推出新型交流LED驱动IC,旨在简化以交流LED驱动技术为基础的引擎。

在2012年后,为了克服去电源化产品的“频闪”问题和不稳定性,国内多家LED企业进行了研发。

以新力光源为例,其与中科院长春应用化学所合作研发“发光余辉寿命可控稀土LED发光材料研发及其在半导体照明中的应用”,解决了交流LED照明的频闪问题,并使中国成为当时世界上唯一掌握通过稀土荧光粉生产低频闪交流LED产品的国家。

再以聚科照明为例,其近日上市的G40陶瓷LED新品采用了去电源化驱动方案,光电一体化陶瓷散热,散热更明显,配合高精度恒流IC采用过压过热保护方案,无频闪(170-240VAC),不仅减少了驱动导致产品失效的几率,还大大的提高了产品的持续性和稳定性。

而去电源化驱动也逐渐向标准化发展。如长运通的去电源化IC驱动高压LED技术入选广东省LED照明标准光组件,表明该技术方案适合标准化;又如聚科照明G40陶瓷LED新品采用通用的G9灯头设计,使得安装更加方面,快捷,也更利于标准化。

去电源化驱动“非主流”对行业影响暂时不大

对于驱动电源企业来说,去电源化驱动的萌发目前暂时还很安全,目前大部分LED照明厂生产的都是直流LED照明产品,交流LED或高压LED产品还是“非主流”产品,不管是去电源化驱动的局限性和市场普及率都处于弱势地位,所以受访电源企业对去电源化驱动抱持着不以为然的态度。

对于应用企业来说,去电源化驱动方案尚且“犹抱琵琶半遮面”,对于去电源化驱动还是懵懵懂懂的状态。但目前已有一部分“勇士”尝试了。聚科照明董事、董秘王俊华告诉记者,半个月前聚科照明推出的采用去电源化驱动方案的G40陶瓷LED新品不过一周的时间,就有上百家广东企业主动尝试,要了样品或者直接下单了。可见,去电源化驱动今后两年的发展相当值得期待,特别是应用企业和市场渠道需要关注。

对以“‘无驱动’如何驱动LED行业”为主题的见解与看法是新技术、新产品的出现是行业发展的必然结果,也是打破不良竞争恶性循环的利器,同时,也是带动传统技术更新换代的催化剂。

“无驱动”如何驱动LED行业

据了解,无驱动技术并不是真正意义上的无驱动,对于“无驱动”的概念,深圳市晟碟绿色集成科技有限公司总经理陈亨由作出了这样的说法:无驱动实际上是有驱动的,只是在驱动上作了新的技术革新,使得其功效更高、体积更小、成本更低。他解释,事实上每个灯具都需要驱动,只是如何驱动的问题。

无驱动最大优势在于降低成本、缩小产品体积、减少人工、提高生产效率,无驱动技术作为一个新的领域,无论是国外还是国内大家都是在同一个起跑线上,“我们抛开传统的驱动方式,建立一个新的分段的线性的驱动方式,所以说,中国企业在这个领域上还是比较有信心的,”陈亨由这样说。

陈亨由还对无驱动技术进行了保守的预估:虽然现今无驱动技术在市场氛围中大概只占百分之五,但在今后的三到五年里,大概会有百分之七十到八十的工厂知道无驱动技术,市场氛围也会占有百分之二十左右。

技术上的突破是关键

目前为止,无驱动技术的应用并不广泛,深圳市新力光源有限公司市场推广工程师黄水冰表示:无驱动技术在大品牌企业的带动下,是越来越多企业在进行相关的研究,但是,在市场推广上并不多见。

“无驱动应用在市场上占有率不多,因为知道并清楚了解这个技术的行业企业也很少,”深圳市德信敏科技有限公司总经理何科这样说。中山市立创检测技术服务有限公司大客户经理赖志浩也表示:在检测过程中,无驱动技术的产品并不多见,能够达到认证的更是少之又少。

造成这一景象的主要原因还在于技术上的不成熟。从一位不愿透露姓名的行业人士口中了解到,在技术上来说无驱动技术是成熟的,但是在使用上,无驱动产品还是不成熟的产品,其面对的是低端市场,安全性能上还存有一定程度的问题,想要得到更好的发展,无驱动技术必须要在其安全性能上得到突破。

传统技术与新兴技术的PK

行业的发展需要新兴技术的支持,但是,新兴技术对传统行业是否一定会造成冲击?传统行业必然会被取缔?这些问题在行业发展过程中,一直都是行业各界所讨论的重点。

“古镇是以性价比推动市场的地方,原有的传统技术也不是那么轻易就能够被取代的,”黄水冰这样说。

因为没有具有的标准参考,频闪一直以来都是照明行业内一个难以解决的问题,中山市悠久电源科技有限公司总经理廖光华表示:任何技术都有其应用的局限性及其适用范围,市场是实际的,对于新技术不仅要考虑其成本还有其应用,因为没有具体的标准,在推广上就应该定好位,不要“一棍子打死”。

廖光华还表示:新技术的出现也许可以带来一时的潮流,但对于传统技术来说,也不一定就形成了打击,传统技术其潜能还是有的,还是可以深挖的。

谁动了LED的心脏?

随着LED技术的不断发展,LED行业可谓突飞猛进,在全球白炽灯淘汰潮下,LED将成为今后最有发展的潜力股。如果说芯片是LED的“大脑”,而LED驱动电源好比是LED照明的心脏,当前,LED行业纷纷加大力度投资“心脏”研发及生产。

2013年,耐美特携无驱动电源系列产品亮相高工LED照明展;2014年,奥其斯—长运通光电“去电源化LED标准光组件”核心技术及新品发布会在深圳举行……这一系列频繁的动作无不证明LED照明行业中驱动电源已成为竞争的核心。那谁动了LED的心脏呢?驱动电源产品和去电源化驱动产品之间的区别何在?

驱动电源现状

目前在LED照明市场上,驱动电源存在隔离式恒流电源和非隔离式恒流电源之分,其现状是直接从220V市电转换出LED发光所需的直流电压和恒定电流,结构比较简单,BOM成本也较低。功率因子<0.70,功率<80%,且使用电解电容过程中灯具寿命<5000小时。加之使用零件过多,成本过高,电压调整率不良。所以LED照明面临这种种挑战,不得不在驱动电源上发展新技术,研发出一款适用于现状的驱动电源,此时去电源化驱动技术应运而生。

普通LED照明驱动电源的工作寿命取决于AC转DC时平滑电路必须采用的电解电容。我们知道LED的本体寿命高达10万小时,而电解电容在高温下的寿命只有5千小时,两者之间的工作寿命相差甚远,因此电解电容是限制LED驱动电源的关键因素。如果不想法拿掉电解电容,那在高温、高真空、长寿命等严酷环境中是没办法使用LED灯具的。这也是为什么最近业界一直在积极开发去电源化驱动技术的主要原因。

驱动电源与去电源化驱动对比

因去电源化驱动技术实现了小型化、成本低、高效能和延长LED灯的寿命。那为何目前市场上并没有普及去电源化驱动技术呢?是不是驱动电源在市场上还占有不可代替的位置呢?接下来,看看驱动电源去电源化驱动的优劣对比。

去电源化驱动在产品应用上有局限性

“去电源化驱动的局限性在于不适合做大电流的产品,如酒店照明等需要大功率的公共场所,因为它不像有驱动的开关电源灵活性,尽管它是简略了有驱动中间的程序,但也不可避免去电源化驱动技术的短板。”江门市稳卓电源科技有限公司总经理、总工程师潘高峰如是告诉记者。

潘高峰表示,去电源化驱动比较适合应用在贴片灯珠、汽车照明、光源类、球泡灯、吸顶灯灯小功率范围的产品。去电源化驱动在非隔离保护的技术层面上要有高要求,在灯壳问题上要做绝缘考量,例可以再结构上进行改善,铝基板上改进优化。

中山市台盈光电有限公司副总经理向宇也表示,目前去电源化驱动是业内产生的一个新方案,技术还尚未成熟。但去电源化驱动可以减少在人力和物料方面的成本,可是寿命会比有驱动的产品低,而有驱动的产品虽是成本高但可以提高效率,有保护性。去电源化驱动后也并非任何类型产品都适合,就像工程类的照明就不适合去电源化驱动,相反较为简单化的家装产品就适合去电源化驱动,例如灯带。

在市场方面,未来,去电源化驱动和有驱动的产品将会各占市场一半份额,价格还是主要诱因,就看消费者的自主选择了。

驱动企业:不会“鸭梨山大”

台盈光电副总经理向宇:去电源驱动不会给电源驱动企业带来生存压力,因为生存压力本身就会存在,而市场份额量也在不断扩大。同时,电源企业在未来的发展中关键确立好自身定位来应变万变的市场。

江门市稳卓电源科技有限公司总经理、总工程师潘高峰:电源驱动企业不会因去电源驱动的流行而感到压力,因为目前灯珠方面以及电压都有所限制,但是电源驱动企业必须要提高产品性价比,不然就会被淘汰。

去驱动还需技术和市场检验

去电源化驱动技术现状分析:国内市场份额不高

去电源化驱动技术,即交流电直接驱动技术,已经从简单的线性恒流源电路,发展到现在已经具有完善的恒流输出、过压保护、过温保护、分段驱动控制等功能,并具有良好的负载调整率与电压调整率,深圳新力光源LED应用总监晋红兵如是说。

去电源化驱动技术不是近两年才开始的,早在几年前,以首尔半导体为首的外国巨头就研发出这种前沿技术。现在国内大部分驱动IC设计公司都在大力研发交流驱动IC,不少LED光源及应用企业已经往去电源化驱动方向发展,如新力光源、聚科照明、长运通等,他们通过与驱动IC设计公司合作,开发出去电源化驱动解决方案。

去电源化驱动的设计思路主要有交流LED和高压LED,目前以交流LED为研究方向的企业为多数,如首尔半导体、德州仪器、新力光源等企业去电源化驱动方案主打交流LED,聚科照明、长运通等企业去电源化驱动方案主打高压LED。两者差别主要在整流桥部分,交流LED的整流桥部分也是发光的一部分,它的优点是体积可以设计得很小;高压LED的整流桥不在光源的设计范围,在灯具设计增加成熟的整流桥部分,可大大缩减设计成本。

但是,现阶段国内应用交流LED驱动芯片的市场份额暂且不高,只有10%左右,高压LED的市场份额就更少了,所以目前国内实现去电源化驱动产品量产的LED企业屈指可数。

链接:

去电源化驱动技术正在酝酿掀起一场驱动革命,而这场革命正是技术战与专利战。掌握去电源化驱动前沿技术的LED企业都会争取获得专利。

从广东省半导体照明产业联合创新中心及广东省新兴产业战略发展研究院发布的《2013年4季度广东省LED产业运行监测报告》中了解到,截至2013年4季度,广东省LED产业专利申请共计50061件,占全国LED专利申请总量的26.63%,占广东省全部专利申请量的4.08%。

技术和市场存在局限性

去电源化驱动技术开始流行,对于驱动电源企业来说是一大挑战,特别会对民用市场的非隔离电源带来冲击。交流LED具有成本低、体积小、重量轻、寿命长等优点,加之,交流驱动电路结构简单,所用元器件数量少,可靠性高,并且不受电解电容寿命的限制,非常具有市场竞争力。可见,必将会在LED照明市场上一枝独秀。

而COB技术和LED光引擎(即LED光源、恒流驱动电源装在一个铝基板上)的流行,也在某程度上加速去电源化驱动技术的发展。

但去电源化驱动也存在局限性,该局限性主要针对我国电网现状和散热问题。相对来说,交流驱动对电网质量要求高,在某些工业环境中,或谐波较大的电网,不适合使用,在电网不够稳定的地区,如乡镇,去电源化驱动产品也不太适合。而目前市面上的LED光引擎基本上都采用无电解电容方案,这种方案不仅存在增加灯板热量和降低LED寿命的问题,而且还存在LED利用率低下,整体光效降低15%以及频闪等问题。只有极高效率的线性恒流源才能实现LED光引擎。这对于驱动IC设计公司、LED光源及应用企业来说,都是一大挑战。

案例分析:新力光源

解决去电源化驱动技术问题

四川新力光源股份有限公司是一家专业从事稀土发光材料与LED照明产品的企业,是集科研、开发、制造、销售于一体的股份制高新技术企业,是LED照明产品的专业生产商和综合解决方案提供商。近日,记者就采访了其全资子公司深圳新力光源LED应用总监晋红兵。

在采访时,晋红兵就纠正去电源化驱动的错误概念:去驱动或去电源化的说法都是错误的,事实上,平常所说的去电源化驱动技术应该称为交流电直接驱动技术。

新力光源从2006年开始研发交流LED技术,最开始从材料学入手,研发具有余辉特性的LED荧光粉,目的是为了解决市场上已有交流LED的频闪问题。2009年开始交流驱动技术的研发,为了与荧光粉的余辉性能更好的匹配,并提高LED系统的电气性能,如低谐波、高功率因数等。在这方面,新力光源有自己的全球专利技术,晋红兵还特意提醒记者可在专利网站上检索“新力光源”或“Sunfor light”查证。

凭借交流LED技术,新力光源在2012年之前就在欧美市场大放异彩。但该项技术也有技术难点和障碍,由于交流驱动对电网质量要求高,交流驱动方案需要相对良好的电网环境。如果电网谐波较大,会对光输出的稳定性有一定影响。该负责人表示,在国内,商业及民用电网建设已经很完善了,采用交流驱动的照明应用产品不会有问题。而新力光源的方案,对于驱动电路的恒流精度与电压调整率做了特殊设计,即使电网输入电压波动时,输出功率也不会有太大变化,人眼更加感觉不到亮度变化。

案例分析:长运通

强强联合解决量产和市场问题

深圳长运通光电技术有限公司是一家致力于电源驱动IC技术研发的企业,它将电源管理芯片驱动技术与高压LED芯片技术完美结合,开发出拥有自主知识产权,具有国际先进水平的LED照明光电解决方案核心技术。

近日,长运通与江西奥其斯合作,采用广东LED标准,发布“去光源化LED标准光组件”新技术及新产品,记者也参与了该活动。此次强强联合表明了长运通剑指国内市场的决心。

据了解,长运通则是业内着名的“双核三高”(以去电源化驱动和高压LED芯片为核心技术,以高光效、高寿命、高性价比为产品标准)企业,其去电源化LED标准光组件核心技术得到业界专家的广泛认可。

此前,长运通除了与国内的一些战略性客户保持合作关系外,一直专注于欧美、大洋洲、东南亚等国际市场的开发,而去电源化驱动技术也在欧美市场较流行,与奥其斯合作,也是因为长运通看到了国内的商机。但对于有意推广去电源化驱动技术的企业来说,除了市场不够成熟的原因外,量产也是一大难题。为此,长运通和奥其斯联手了,相比于业内其他LED企业,奥其斯实行“工厂超市”模块管理,让奥其斯具备了在业内无可比拟的优势——强大的标准化、自动化、规模化。双方合作,有利于抢占终端市场。

革命尚未成功市场仍需努力

去电源化驱动,目前在业界还只是一个开端,对于大部分LED企业来说,这个名词还很陌生,但对于另外一部分业界人士来说,去电源化驱动却是一石激起千层浪,反响甚大。为此,本报专题策划小组通过第三届营销沙龙邀请了一批行业共同探讨去电源化驱动在技术、市场方面的现状与未来。

去电源化驱动厂家

深圳市晟碟绿色集成科技有限公司总经理陈亨由:去电源化驱动份额可达20%

去电源化驱动是避开传统驱动方式而开辟的新型驱动方式,把原有的驱动安置在芯片当中,在技术上会有一定的难度。目前来说,去电源化驱动技术,行业当中知道、认识并了解的人并不多,这是一个新的领域。

去电源化最大优势在于降低成本、缩小产品体积、减少人工、提高生产效率,虽然现今去电源化技术在市场中大概只有5%的应用量,但在今后的三到五年里,我想大概会有70%~80%的工厂知道这个东西,市场份额大概会占有20%左右,我想这是一个比较保守的估计。

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