第四届LED技术研讨会分析：LED 5W小时寿命有望技术突破

【导读】日前由资讯在深圳举行的第四届LED通用照明驱动技术研讨会上，两天的活动受到了众多来自珠三角地区工程师们的关注，其中还有不少工程师是来自佛山、中山、广州和惠州的LED制造企业。

摘要：  日前由资讯在深圳举行的第四届LED通用照明驱动技术研讨会上，两天的活动受到了众多来自珠三角地区工程师们的关注，其中还有不少工程师是来自佛山、中山、广州和惠州的LED制造企业。

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日前由资讯在深圳举行的第四届LED通用照明驱动技术研讨会上，两天的活动受到了众多来自珠三角地区工程师们的关注，其中还有不少工程师是来自佛山、中山、广州和惠州的LED制造企业。

深圳LED产业波动不影响产业光明前景

虽然在深圳出现LED知名企业跑路的消息，同时也有分析师提出LED产能有些过剩，但这些消息依然没有影响工程师们对LED照明技术的关注。聚积科技的照明产品总监俞仲威认为，2010至2011年MOCVDS取得了爆发式的成长，LED背光已经稳定成熟，接下来就是LED照明取得急速成长的时机。“LED照明市场将由2009年的10亿美元成长为2014年的80亿美元，年复合增长率高达52%。而LED置换市场，年复合成长率更是要高达92%。”

第四届LED通用照明驱动技术研讨会吸引了满堂的工程师

现场一位来自东莞的LED照明工程师对笔者表示，他们现在做欧洲出口市场，主要是装饰照明，在酒店和家庭都有用到。“这些装饰用LED照明灯，每个灯具中不同功率的LED颗粒都有用过，电源设计也较为复杂。现在的金融危机对我们并没有什么影响。”确实像美国和欧洲这样的市场，虽然政府可能没有钱，但普通家庭的收入并没有受太大影响，这类“高价格”的LED照明的市场，欧美市场远比国内起来得早。

LED照明电源技术演进快，国内外企业同台竞争

在第一天的活动中主要是众LED驱动芯片厂商介绍了LED照明驱动电路的发展趋势和新的解决方案。上海晶丰明源半导体公司市场总监颜重光高工表示，随着温度的升高，由于LED的伏安特性会左漂，输出电源随之增大，导致LED光源电流超过额定值而引起光衰。上电过冲因为开关而频繁对LED光珠的损害导致早期光衰。

上海晶丰明源半导体公司市场总监颜重光高工在做演讲

颜重光向大家介绍了LED照明驱动电源技术的新发展方向，主要是要优化芯片算法使LED输出电流精度对外转的变压器、电感器的电感量等参数不敏感，降低电感器和变压器和制造成本。芯片外围控制电路的不断简化，LED照明盯具全面采用原边控制技术(PSR);高性能线性驱动芯片开始出现。

目前LED的三种光源

“目前LED照明灯具的驱动电源对变压器、电感参数的要求十分高，为求精准需花费大量的人力和财力才能实现，工业化生产成本很难进一步下降。通过对LED 驱动恒流源芯片设计技术的创新和突破，新的解决方案可以在LED灯具驱动电源实际应用时，输出电流对变压器和电感的电感量和LED的VF等参数不太敏感。创新技术的关键是优化芯片算法。”

散热处理是LED照明的另一个重大挑战。俞仲威以MR16杯灯为例解释了热失控的问题。“MR16杯灯直流驱动模块的控制器或功率管常莫名烧毁，肖特基二极管逆向电流在高温下会急速上升，而此电流并未流经检流电阻，因此控制器无法侦知。聚积科技全新系统DC/DC转换器均内建智能型侦测电路，可全时侦测肖特基二极管漏电流的发生。”

俞仲威：聚积科技全新系统DC/DC转换器均内建智能型侦测电

如何实现电源的高效率也是LED灯照明另一个关键的挑战。国际标准对输入电流整形提出　了严格要求，低功率的LED可以不需要采用PFC ，EN61000-3-2将限值设定为5W以上，商业照明的功率因素限值为0.9，家用照明的功率因数限值为0.7。

Power Integrations高级应用主管郭春明认为，如果是做出口LED灯的厂商，则最好是全部做到0.9以上。由于目前LED照明中会有80%的电能会转化成为热能，提升电源照明效率同时就有利于改进灯具的散热，灯具内极小的空间限制了高效率转换器无法装入。他认为为LED照明设计出高性能转换器是可行的，拓扑结构的选择不能仅由效率决定，还必须考虑输入电压、输出电压和输出功率等因素。任何功率水平的最佳转换效率都必须采用一种专门优化的方法。

郭春明：拓扑结构的选择不能仅由效率决定，还必须考虑输入电压、输出电压和输出功率等因素

拓扑结构

PI在75W的单级隔离反激式拓扑的效率可超过92%

MPS市场总监董晓鹏向工程师们介绍了全系列的直流输入和交流输入的LED驱动方案，包括所有12V/24V电池供应应用、交流输入的各种应用场合。

在如果解决电容对LED灯的使用寿命的瓶颈这个问题上，深圳市长运通光电有限公司公司推出的云电源化技术-球泡灯走在所有同行的技术前列。公司技术总监文茂强介绍，与所有做LED电源驱动IC的大厂商不一样，长运通走的是一条提供完整解决方案的思路。“长运通至力于提供整体的LED照明产品的解决方案。”[!--empirenews.page--]

长运通对三种LED电源做出的对比分析

文茂强认为，现今阶段质疑LED的使用寿命的人少了，但对电源的质疑依然存在。未来LED发光芯片光效的进一步提高，封装方式的改进和成本的进一步降低。“LED灯会采用铝质外壳，成本下降至1美元以内。”

文茂强：长运通至力于提供整体的LED照明产品的解决方案

他介绍，去电源化设计球泡灯模组采用HV-LED封装，不需要变压器等元件的驱动方式，内置恒流技术，这简化了驱动电路。长运通推出的CYT7212模组采用了COB集成封装，驱动电路是高压恒流驱动，可耐600V高压。球泡灯还是面光源，无暗区。最为难得的是，这是无电解电容的和变压器的设计，可大大真正延长LED灯的使用寿命。驱动线路板体积小，便于灯具外壳的设计。

美芯晟的MT7920获得电子工程专辑的“本土25大热门IC产品之一”，今年还推出了MT7930驱动IC。美芯晟高级产品工程师程宝洪博士介绍，MT7930是一颗离线，单级，高PFC、低功耗LED驱动芯片。“MT7930是一颗新的AC-DC LED驱动芯片，它采用了美芯晟的初级端感应恒流控制模式的专利技术，输入电压在85V-265V之间。电大驱动能力可达50W，支持高PFC达0.9以上。初级端感应技术无需光耦，外围元件少，LED电流仅由内部参考电平及外部感到感应电阻决定，可支持无电解电容方案。”

程宝洪博士：MT7920今年获得电子工程专辑的本土“25大热门IC产品之一”大奖

美芯晟推出MT7930的20W日光灯方案

华润矽威作为一家本土IC设计公司推出的多种LED驱动方案方案受到了工程师们的关注。公司系统应用总监谭汉生说，华润矽威是借助国企的资金和美国归来团队的核心模拟设计能力创立而成的公司。目前公司已经有AC/DC原边控制隔离性方案(PT4204/PT4203/PT4213/PT4215)、原边控制带PFC功能的LED驱动方案(PT4208)和副边控制隔离性(PT4201)和非隔离性驱动方案(PT4207/PT4107)，以及DC/DC驱动方案(PT4115/PT4205)。

谭汉生在接受现场工程师们的提问，不少问题是关于LED驱动芯片可以互相替代方面的

同样另一家知名本土电源厂商昂宝电子也介绍了其全系列LED照明解决方案。昂宝市场副总裁黎波认为，小功率灯杯驱动设计的要求是零件少、成本低、输出电流精度要高。“OB3390的特点是采用无电解小输出电容时也需要做到启动时输出电路无过冲。原边反馈(PSR)架构，驱动外置晶体管方案，系统BOM成本最低只要19个零件，具有LED短路及开路保护功能。”据悉，OB3391的1W~2W灯杯解决方案更是将BOM降至17个零件，成本相当低。

黎波：小功率灯杯驱动设计的要求是零件少、成本低、输出电流精度要高

黎波表示，LED平面照明和LED路灯除了要求高PFC值外(大于　0.9)，还要求低输出纹波，以降低因LED电流纹波造成的人眼球视频疲劳以及在有CCTV监控场合下解决监控录像画面闪烁问题。要求有PWM或DC调光的要求，可智慧调光且要求低待机功耗。昂宝的反激PFC架构在视频拍摄环境中的应用有SN03A/P+OB3380系列(小于60W)和OB6663+OB3380系列(大功率)。

昂宝的120W路灯方案介绍

LED照明寿命长短电源中的电容是关键

第二天的研讨会主要以LED驱动电路中的电容设计和电源测量技术主题为主，电容设计的争论点依旧是如何解决铝电解电容寿命与LED寿命不匹配问题以及无铝电解电容方案。

最关键的就是在高温条件下，LED的长寿命与电解电容器的相对短寿命的冲突，一般的电解电容器很难达到105℃1万小时的寿命。

无电解电容器的应用研究方兴未艾。但是始终避免不了的问题是：平滑电源侧整流输出电压需要足够的电容量，而采用薄膜电容器会明显增加成本，增加体积，不得已而选择低电容量，这又会使得整流输出电压及纹波电压变大，特别是像某著名IC厂家的产品，当电容量低于1μF/W就会在变换器输出产生比较高幅值的纹波电压，会使得LED闪烁。

输出整流滤波电容器的电容量选择过低可能会产生反激式变换器的自激，因此不希望输出整流滤波电容器过低的电容量，但是非铝电解电容器的价格又太高。

我们知道LED驱动电源工作环境苛刻，温度较高，现有的铝电解电容很难在这种高温条件下保持长寿命，正因为短期很难解决铝电解电容的寿命问题，所以无电解电容的应用研究方兴未艾。上海永铭电子总工程师在其关于铝电解电容方案的发言中提到，相对而言低压电解电容器获得105℃1万小时的寿命要比105℃1万小时寿命的高压电解电容器难得多。最主要的原因是长寿命、高纹波、小体积的低压电解电容器需要极低的ESR，而极低的ESR需要大幅度提高电解液的导电率，而大幅度提高电解液电导率的最简单的办法就是提高电解液的含水量。所带来的问题就是水合反应的过早出现而导致电解电容器的早期失效。从成本和寿命综合考虑，如果能做出长寿命电解电容器，使得电解电容器的寿命与LED寿命基本相同，电解电容器这块LED驱动中短板就可以很好的解决。

永铭推出LKF(105℃)、LKG (105℃) 、LKL (125℃、无水电解液)系列高、低压LED专用长寿命电解电容器。公司基于在照明专用的铝电解电容器方面取得的19项专利、在产品小型化、耐高温、长寿命方面长期的研究。经过试验验证，国产永铭电解电容特性完全满足LED电源的寿命要求，可以完全替代进口电解电容。[!--empirenews.page--]

Murata的演讲嘉宾黄国发也提及Murata的无电解电容方案，主打“长寿命”，为解决容量问题，可实现多个层叠。我想价格相对同容量铝电解电容要贵，所以到底采用何种电解电容的方案，业内暂时还没有定论，各有一方支持者，这是体积，成本与寿命之间的较量，谁先有突破，谁就可能把握主动权。

关于LED电源测试仪器，泰克和Lecroy公司都带来了公司最新的测试仪器解决方案，有效帮助解决LED测试中如何精确测量小幅度电压纹波、如何准确测量快速变化的电压信号并保证测量精度、如何在共模干扰很大的情况下更加准备的测量出小信号差分信号等难点问题。

现场1

整体而言，观众对这次LED研讨会的热情挺高，会中不断有人提出犀利问题，还有几个女工程师也踊跃提问，虽言LED普及尚早，但LED照明步伐越来越快了。

现场2