福特斯历时两年成功解决LED驱动电源核心问题
更新时间:2014-04-13 22:51 发布者:yaofala1688

  LED作为光源的新兴照明方式,人们在追求其高科技的同时,往往忽略了产品质量及技术是否跟得上,导致LED照明产品一直被质量问题困扰。其实,制约LED照明质量的因素可主要理解为两个,一为光衰;二为驱动电源匹配。而现阶段LED技术的飞跃在于:光效提高了,光衰得到了控制。由此,驱动电源的相关问题一下子被推向了风口浪尖,成为了LED产品的核心问题。

  大部分LED照明厂家对于驱动电源问题不以为然,为了节约成本与生产工序,均采用外购方式,以价格决定驱动电源。这样不能保证驱动电源是否达到国家认证标准,是否符合灯具要求。

  据福广东福特斯照明有限公司(下称“福特斯”)工程部林经理介绍,为了保证产品质量,福特斯照明绝大部分产品实行自产,包括LED驱动电源。其实福特斯早年是以生产灯带起家,经历了约10年时间,其灯带生产技术已达到登峰造极的水平。

  在这个时候,福特斯瞄准了灯具市场的需要,把目光投向家居照明这一领域,适逢其时推出LED家居照明产品。基于刚开始产品转型,生产和设备还不太完善,福特斯当时的驱动电源都是以外购方式引入。

  但在研发过程中,福特斯逐渐发现,驱动电源的作用不容小觑,其质量能直接对灯具质量构成影响。但外购驱动的质量、寿命、功能实在不能满足福特斯高技术、高标准、高质量的“三高”规则,在权衡利弊以后,福特斯决定自主研发能满足产品需要的高品质驱动电源。

  对于刚开始研发LED驱动电源的福特斯来说是遭遇重重困难。而且研发是一个过程而非一下子能见效,投入的时间无法确切估计。

  从研发项目的申请、审批、立项到下达任务等前提工作已经耗时几个月,接下来便是付诸行动。除了时间上的付出,还有金钱投入。

  首先是设备问题,研发LED驱动的配套设备是一项大投入,对于刚开始产品转型,资金较为紧张的福特斯来说真是捉襟见肘,但基于产品质量的考虑,福特斯还是决定下重本,想尽办法调动资金解决设备问题。待设备完善后,便是技术上的难题。

  据林经理介绍,原来LED驱动电源存在恒流与恒压之分。恒压源在允许的负载情况下,输出的电压是恒定的,不会随负载的变化而变化。通常用于小功率LED模块及小功率LED灯条等产品。

  恒流源就是在负载变化的情况下,能相应的调整自己的输出电压,使输出电流保持不变,通常用在大功率LED和高档小功率产品上,但相对而言价格较高。根据LED电流和电压特点,比较理想的是使用恒流驱动。它能避免LED正向电压的改变而引起电流变动,同时恒定的电流使LED的亮度稳定。从使用寿命考虑,恒流源LED驱动更胜一筹。

  所以福特斯照明决定着手研发LED恒流驱动电源,但恒流电源价格偏高,这样会提高整灯的成本。而当时的LED照明市场,商家都在打价格战,比拼的不是质量,而且价格,这样的环境下,要用好的驱动,福特斯便要冒着较高的市场风险。但考虑到价格并非持久之战,因为低价买回垃圾始终也是浪费,消费群体基于自身的利益,最后肯定会选择质量好,使用方便和寿命长的产品,所以福特斯坚决研发恒流驱动。

  在LED驱动电源的研发过程中,福特斯经过各项大小实验与测试,摸出几大规律:可靠性、功率因数、转换效率、抗干扰等都是LED驱动电源的核心问题,也是判定驱动电源优质与否的关键所在。所以福特斯照明通过层层分析,最终决定从材料的把关与技术的掌控来解决LED驱动电源这几大核心问题。

  

 

  可靠性

  LED驱动电源的可靠性一般体现在安全、寿命、使用环境三方面。环境因素是指防水、阻燃的功能。室外照明LED驱动电源的外壳普遍是针对防水功能研发,主要是抵挡雨水的入侵。

  福特斯考虑到室内灯具环境因素,对驱动外壳要求起到防火的作用。外壳采用防火蓝底透明高品质PC材料注塑成型,防火等级可达到94-V0,绝对满足LED驱动电源对环境方面的要求。

  对于安全因素方面,福特斯采用过3C认证双层绝缘PVC电源线配合绝缘PC材料外壳,驱动板设计完全通过国家安规标准:GB 19510.1-2009,GB 19510.14-2009,GB7000.1-2007等要求,以达到最佳安全效果。

  此外,驱动的安全因素还可通过高温测试来判断,把驱动电源放进高温烤箱(温度设置在85℃或更高)通电点亮,保持高温环境下存放,驱动在不常规的环境下工作,其保护功能都能发挥得淋漓尽致,待72小时后取出,驱动电源仍能照常工作则视为符合安全标准。

  而在寿命方面,电容电解的选择极其重要,它在一定程度上决定了整个电源的寿命。福特斯除了采用Aish艾华20000小时长寿命电容电解外,还对电源线路进行大面积散热设计,这样二合一有效降低温升,进而提高器件使用寿命,增加LED 驱动电源的可靠性。

  功率因数

  林经理指出,要提高驱动电源的功率因数,通常要采用PFC电路,就是说驱动电源的设计中,要加入“功率因数调节”电路。而PFC技术包括无源PFC及有源PFC两种。无源PFC方案的体积较大,需要增加额外的元件来更好地改变电流波形,才能够达到约0.8或更高的功率因数。

  福特斯对于提高驱动电源的功率因数则采用了有源PFC。其主要思路是:按照某种方法或者规律控制开关管的通断,将输入电流波形矫正为与输入电压波形频率相同、相位相同且非常接近正弦波的波形,以提高功率因数和抑制谐波。

  另一方面,要对输出电压进行监控和调节。有源PFC技术对功率因数的提高效果显著,可以实现接近于1的高功率因数。这与福特斯照明的研究数据十分吻合:采用PFC电感,恒功率控制,功率因数达到0.99。

  转换效率

  LED是节能产品,驱动电源必需符合节能的要求。驱动电源的转换效率高低,尤为重要。电源的效率高,它的耗损就小,在灯具内发热量就小,也就降低了灯具的溫升,转换效率越高,体现出节能效果越好。

  在这一方面,福特斯引进美国、台湾等著名品牌芯片,在IC方案设计方面要求最大限度降低芯片内部损耗,另外,采用DC-DC高效转换器,它能将一次电源单一的输出电压进行二次变换,变成各种需要的电压,提供给芯片,这样能极大提高驱动电源的转换效率,使转换效率达到90%或以上。

  抗干扰

  受外在环境及内部因素影响,LED驱动电源很容易被干扰而不能正常工作,因此,福特斯认为驱动电源在设计阶段就应考虑到抗干扰的问题。LED驱动的抗干扰能力主要体现在抗电磁波干扰。目前抗干扰(EMI)的技术措施主要是通过电子元件进行屏蔽、接地(浮地、单点地和接地网)与滤波。

  另外,电子变压器内部布局、布线必须合理设计,才能提高抗EMI的效果。在电子元件选用方面,福特斯建议选择符合安规标准的优质品牌,这样能保证驱动电磁干扰符合国际标准。

  据林经理介绍,福特斯从方案立项、产品研发、测试到产品出炉需时整整两年,最后出炉的LED驱动电源必须符合并通过各类标准认证,这样对于灯具质量才能起到很好的保证。而一些不具备资质的小型厂家,研发一个驱动电源只需要一个月甚至一星期便可,粗制滥造的过程使产品完全达不到各项安全标准,但在销售的时候,厂家却按照高品质驱动的性能来宣传,商家若对驱动电源了解不深,则很容易“上当”。

  林经理还表示,福特斯经过两年时间的努力,现在成功开发从3w-72w防水以及不防水电源,并且均通过国家CQC认证,部分型号还通过VDE认证和UL认证。福特斯立志做国际一流品质的LED电源,为其LED灯具提供最佳品质保证。