LED作為光源的新興照明方式,人們在追求其高科技的同時,往往忽略了產品質量及技術是否跟得上,導致LED照明產品一直被質量問題困擾。其實,制約LED照明質量的因素可主要理解為兩個,一為光衰;二為驅動電源匹配。而現階段LED技術的飛躍在于:光效提高了,光衰得到了控制。由此,驅動電源的相關問題一下子被推向了風口浪尖,成為了LED產品的核心問題。
大部分LED照明廠家對于驅動電源問題不以為然,為了節約成本與生產工序,均采用外購方式,以價格決定驅動電源。這樣不能保證驅動電源是否達到國家認證標準,是否符合燈具要求。
據福廣東福特斯照明有限公司(下稱“福特斯”)工程部林經理介紹,為了保證產品質量,福特斯照明絕大部分產品實行自產,包括LED驅動電源。其實福特斯早年是以生產燈帶起家,經歷了約10年時間,其燈帶生產技術已達到登峰造極的水平。
在這個時候,福特斯瞄準了燈具市場的需要,把目光投向家居照明這一領域,適逢其時推出LED家居照明產品。基于剛開始產品轉型,生產和設備還不太完善,福特斯當時的驅動電源都是以外購方式引入。
但在研發過程中,福特斯逐漸發現,驅動電源的作用不容小覷,其質量能直接對燈具質量構成影響。但外購驅動的質量、壽命、功能實在不能滿足福特斯高技術、高標準、高質量的“三高”規則,在權衡利弊以后,福特斯決定自主研發能滿足產品需要的高品質驅動電源。
對于剛開始研發LED驅動電源的福特斯來說是遭遇重重困難。而且研發是一個過程而非一下子能見效,投入的時間無法確切估計。
從研發項目的申請、審批、立項到下達任務等前提工作已經耗時幾個月,接下來便是付諸行動。除了時間上的付出,還有金錢投入。
首先是設備問題,研發LED驅動的配套設備是一項大投入,對于剛開始產品轉型,資金較為緊張的福特斯來說真是捉襟見肘,但基于產品質量的考慮,福特斯還是決定下重本,想盡辦法調動資金解決設備問題。待設備完善后,便是技術上的難題。
據介紹,原來LED驅動電源存在恒流與恒壓之分。恒壓源在允許的負載情況下,輸出的電壓是恒定的,不會隨負載的變化而變化。通常用于小功率LED模塊及小功率LED燈條等產品。
恒流源就是在負載變化的情況下,能相應的調整自己的輸出電壓,使輸出電流保持不變,通常用在大功率LED和高檔小功率產品上,但相對而言價格較高。根據LED電流和電壓特點,比較理想的是使用恒流驅動。它能避免LED正向電壓的改變而引起電流變動,同時恒定的電流使LED的亮度穩定。從使用壽命考慮,恒流源LED驅動更勝一籌。
所以福特斯照明決定著手研發LED恒流驅動電源,但恒流電源價格偏高,這樣會提高整燈的成本。而當時的LED照明市場,商家都在打價格戰,比拼的不是質量,而且價格,這樣的環境下,要用好的驅動,福特斯便要冒著較高的市場風險。但考慮到價格并非持久之戰,因為低價買回垃圾始終也是浪費,消費群體基于自身的利益,最后肯定會選擇質量好,使用方便和壽命長的產品,所以福特斯堅決研發恒流驅動。
在LED驅動電源的研發過程中,福特斯經過各項大小實驗與測試,摸出幾大規律:可靠性、功率因數、轉換效率、抗干擾等都是LED驅動電源的核心問題,也是判定驅動電源優質與否的關鍵所在。所以福特斯照明通過層層分析,最終決定從材料的把關與技術的掌控來解決LED驅動電源這幾大核心問題。
可靠性
LED驅動電源的可靠性一般體現在安全、壽命、使用環境三方面。環境因素是指防水、阻燃的功能。室外照明LED驅動電源的外殼普遍是針對防水功能研發,主要是抵擋雨水的入侵。
福特斯考慮到室內燈具環境因素,對驅動外殼要求起到防火的作用。外殼采用防火藍底透明高品質PC材料注塑成型,防火等級可達到94-V0,絕對滿足LED驅動電源對環境方面的要求。
對于安全因素方面,福特斯采用過3C認證雙層絕緣PVC電源線配合絕緣PC材料外殼,驅動板設計完全通過國家安規標準:GB19510.1-2009,GB19510.14-2009,GB7000.1-2007等要求,以達到最佳安全效果。
此外,驅動的安全因素還可通過高溫測試來判斷,把驅動電源放進高溫烤箱(溫度設置在85℃或更高)通電點亮,保持高溫環境下存放,驅動在不常規的環境下工作,其保護功能都能發揮得淋漓盡致,待72小時后取出,驅動電源仍能照常工作則視為符合安全標準。
而在壽命方面,電容電解的選擇極其重要,它在一定程度上決定了整個電源的壽命。福特斯除了采用Aish艾華20000小時長壽命電容電解外,還對電源線路進行大面積散熱設計,這樣二合一有效降低溫升,進而提高器件使用壽命,增加LED驅動電源的可靠性。
功率因數
要提高驅動電源的功率因數,通常要采用PFC電路,就是說驅動電源的設計中,要加入“功率因數調節”電路。而PFC技術包括無源PFC及有源PFC兩種。無源PFC方案的體積較大,需要增加額外的元件來更好地改變電流波形,才能夠達到約0.8或更高的功率因數。
福特斯對于提高驅動電源的功率因數則采用了有源PFC。其主要思路是:按照某種方法或者規律控制開關管的通斷,將輸入電流波形矯正為與輸入電壓波形頻率相同、相位相同且非常接近正弦波的波形,以提高功率因數和抑制諧波。
另一方面,要對輸出電壓進行監控和調節。有源PFC技術對功率因數的提高效果顯著,可以實現接近于1的高功率因數。這與福特斯照明的研究數據十分吻合:采用PFC電感,恒功率控制,功率因數達到0.99。
轉換效率
LED是節能產品,驅動電源必需符合節能的要求。驅動電源的轉換效率高低,尤為重要。電源的效率高,它的耗損就小,在燈具內發熱量就小,也就降低了燈具的溫升,轉換效率越高,體現出節能效果越好。
在這一方面,福特斯引進美國、臺灣等著名品牌芯片,在IC方案設計方面要求最大限度降低芯片內部損耗,另外,采用DC-DC高效轉換器,它能將一次電源單一的輸出電壓進行二次變換,變成各種需要的電壓,提供給芯片,這樣能極大提高驅動電源的轉換效率,使轉換效率達到90%或以上。
抗干擾
受外在環境及內部因素影響,LED驅動電源很容易被干擾而不能正常工作,因此,福特斯認為驅動電源在設計階段就應考慮到抗干擾的問題。LED驅動的抗干擾能力主要體現在抗電磁波干擾。目前抗干擾(EMI)的技術措施主要是通過電子元件進行屏蔽、接地(浮地、單點地和接地網)與濾波。
另外,電子變壓器內部布局、布線必須合理設計,才能提高抗EMI的效果。在電子元件選用方面,福特斯建議選擇符合安規標準的優質品牌,這樣能保證驅動電磁干擾符合國際標準。
據介紹,福特斯從方案立項、產品研發、測試到產品出爐需時整整兩年,最后出爐的LED驅動電源必須符合并通過各類標準認證,這樣對于燈具質量才能起到很好的保證。而一些不具備資質的小型廠家,研發一個驅動電源只需要一個月甚至一星期便可,粗制濫造的過程使產品完全達不到各項安全標準,但在銷售的時候,廠家卻按照高品質驅動的性能來宣傳,商家若對驅動電源了解不深,則很容易“上當”。
福特斯經過兩年時間的努力,現在成功開發從3w-72w防水以及不防水電源,并且均通過國家CQC認證,部分型號還通過VDE認證和UL認證。福特斯立志做國際一流品質的LED電源,為其LED燈具提供最佳品質保證。
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