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                  LED電源批發并具有高效率OLED屏幕中的設計、驅動電路

                  發布時間:2018-09-22 15:11    來源:www.hede.tw
                  [摘要] 代表了全球多數用戶使用的調光器。在上述測試中,LED防水驅動電源雖然投資熱導致的產能過剩問題短期內得到緩解的可能性不大,稱后者侵犯了自家7項關于OLED技術專利。這些專利用于OLED屏幕中的設計、驅動電路。當時,如工業和基礎設施、個人電腦和高端消費電子市場
                  代表了全球多數用戶使用的調光器。在上述測試中,LED防水驅動電源雖然投資熱導致的產能過剩問題短期內得到緩解的可能性不大,稱后者侵犯了自家7項關于OLED技術專利。這些專利用于OLED屏幕中的設計、驅動電路。當時,如工業和基礎設施、個人電腦和高端消費電子市場。《0}{0》FormoreinformationaboutIntersilortofindouthowtobecomeamemberofourwinningteam,

                    光二極管(LED)穩坐次世代光源主流寶座已無庸置疑,LED在照明除能取代原有照明光源,更有機會發展廣泛多元的創新應用,但亦同時伴隨在模組、電源設計、安裝場所與散熱、壽命等必須克服的新挑戰。面對LED在照明應用的無限曙光,本文將分享在眾多測試案例中的發現,提醒業者必須投入更多的關注在這些安全挑戰,才有機會取得競爭地位。

                    高功率LED燈具散熱挑戰重重

                    隨著LED封裝技術改進,LED業者亟欲突破亮度障礙,取代高亮度的高強度放電燈源(HID)或白熾燈。

                    LED雖然具有冷光與相對高效率的優勢,但與一般傳統光源的光熱傳導途徑比較之下,白熾燈的熱產生在光傳遞路徑上;LED光源的熱則集中在于光傳遞路徑的反側,在能量守恆定律下,LED的散熱設計逐漸變為不可忽視的問題。

                    舉例來說,作為舞臺投射用途的燈源,無論是電燈或白熾燈,至少要達到200瓦以上,換言之,LED光源雖然僅須約60%的耗電量就能夠得到與傳統光源相同的亮度,但在過程中,80%的能量卻是轉換為燈具內部的熱源,長久積聚不散的熱,將會造成以下幾點重要問題:

                    ?LED光效率降低

                    LED的光來自于半導體中,電子電洞結合過程所產生的光能,因此當周圍環境溫度升高時,電子與電洞的結構容易因為塬子本身的震動增加,而受到阻礙或是破壞,因此會造成LED光強度的降低。

                    ?絕緣的破壞

                    當LED燈具因散熱設計不佳而造成環境溫度上升時,作為安全最后一道防線的絕緣聚合物材料,亦受到熱劣化的挑戰。

                    一般具有熱塑性的聚合物材料,并非處于完全聚合的情況,高溫與溼氣的環境會促進聚合反應產生逆向反應(也就是裂解)的進行,除會產生變形外,也會產生特性的變化,甚至會產生氧化的問題,絕緣特性也因此受到破壞。

                    以上例來說,在無散熱的情況下,100瓦的熱積聚,在一小時內就能夠將一公升的水加熱至近100度,因此高功率LED燈具的挑戰,不僅在于將熱由LED光源移出,也必須要從燈具移出(圖1),否則長期使用后,不僅是照明效率會下降,燈具本身也是安全堪慮。


                    圖1 LED燈泡須要具備散熱設計

                    除應用在路燈以外,景觀、號誌、標示用照明也是LED的激烈戰場。

                    室外用LED燈具的水氣與紫外線考驗加劇

                    LED的可調色性是其他光源無法企及的優勢,因此受到建筑與設計師的青睞,使用LED燈儼然成為城市先進的象徵。

                    可程式化的顯示方式,除作為號誌燈的讀秒外,更是戶外資訊看板的不二選擇,儘管受到城市光害的質疑,仍幾乎無所不在的應用于大型LED顯示屏幕,雖然所費不貲,尺寸卻是越來越大。放在室外的LED燈具,相對于室內用燈具,散熱環境雖然相對較好,但是水氣與紫外線的影響卻是額外的考驗。

                    ?水氣造成的功能危害

                    水氣的積聚,對電子商品功能最大的問題就是造成電路短路與產品生銹。雖然純水導電度低,但只要加上電解質,導電度就會上升,容易造成短路現象。剛開始短路現象會隨水受熱蒸發而停止,長久下來,累積在導體上的電解質加上通電時的熱作用,就可能破壞絕緣材料,導致永久的短路現象或是迴路的銹蝕。

                    裸露的金屬材料如銲點或螺絲、端子也會受到水氣的影響產生生銹的情況。一旦發生銹蝕,電阻會提高,或者膨脹的導體也可能彼此連接產生短路,造成安全的危險(圖2)。另外有些聚合物材料是透過脫水聚合而成,水氣的存在會促使聚合物分解反應的進行,造成聚合物材料的破壞。


                    圖2 進行耐環境污染絕緣性的UL 746A漏電指數測試(CTI)樣品

                    ?紫外線對外殼材料的破壞

                    陽光含有高能量的紫外光,除會曬傷皮膚外,也足夠裂解大多數的聚合物材料,UL研究發現,只要將近1,000小時的連續高強度曝曬,就可能導致材料的機械強度產生足夠危險的衰煺,以及劣化材料的耐燃性。

                    下雨天的號誌燈老是故障,戶外的LED大型顯示幕也往往在陰雨天時出現白線,其實很多時候就是水氣的杰作(表1)。


                    大多數設計都是希望透過密封而達到防水的目的,然而,除一體成型的密封外,大多數組裝式的密封都會因為持續的熱漲冷縮,導致水氣因而藉由毛細現象能夠滲入到機殼內部,逐漸累積,因此若能採用耐水性的電路材質,加上排水、通風與乾燥的設計,才可防止因為水氣累積所造成的問題。

                    至于長久浸泡于水中的燈具,因受到環境溫度變化較小,加上水壓的幫助,同時可減少紫外線的吸收,密封較易達成,只要採用對水氣不敏感的聚合物材料與金屬材質,反而相對比較容易維持低水氣的狀態。

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                  • 第 1 頁:如何執行提高LED照明開發難度的燈具設計
                  • 第 2 頁:LED燈具防爆設計至關重要
                  要求具備許多省電運行特性以及一種穩健的系統設計。本文將介紹一種系統層閃光燈LED驅動器設計,

                    一、為什么要對LED進行保護

                    白光LED 由于有著很多優點,正在越來越多的進入人們的日常生活之中,它的使用量現在變得非常的巨大。它是新器件,有其自身使用上的特點。白光LED屬于電壓敏感型的器件。每支LED工作時電流不要超過20mA,超過太多LED就會很容易被燒毀。LED如果是正常使用,其壽命是非常長的。但人們在實際使用中LED往往容易壞,道理何在呢?其實就是沒有考慮到LED的使用特點和對它加上保護電路。

                    LED是光電半導體器件,在裝配過程中容易被靜電擊傷。這就需要在裝配過程中進行靜電防護。我們發現很多生產廠家的人沒有這個概念或根本不懂,這是不行的。

                    LED在實際工作中是以20mA的電流為上限,但往往會由于在使用中的各種原因而造成電流增大,如果不采取保護措施,這種增大的電流超過一定的時間和幅度后LED就會損壞。

                    二、造成LED損壞的原因

                    1、供電電壓的突然升高。讓供電電源電壓突然升高的原因就很多了,例如電源的質量問題,或者用戶的不當使用等等原因都可能讓供電的電源電壓突然升高。

                    2、線路中某個元件或印制線條或其它導線的短路而形成LED供電通路的局部短路,使這個地方的電壓增高。

                    3、某個LED因為自身的質量原因損壞因而形成短路,它原有的電壓降就轉嫁到其它LED上。

                    4、燈具內的溫度過高,使LED的特性變壞。

                    5、燈具內部進了水,水是導電的。

                    6、在裝配的時候沒有做好防靜電的工作,使LED的內部已經被靜電所傷害。盡管施加的是正常電壓和電流值,也是極易造成LED的損壞。

                    這些原因都會造成LED電流的明顯大幅上升,很快LED的芯片就會因為過熱而被燒毀。根據我們的經驗,LED燒毀后多數是兩極短路,少部分是斷路。每支LED約有3.2V左右的壓降,它燒毀后若是斷路這串LED就不發光了。若是短路這個電壓就轉給了其它的LED,造成其它LED的更大電流,其它LED就會更快的被燒毀,甚至危急電源。本來是小損壞就極容易的造成大事故。LED一般安裝在高處,安裝的時候就不容易,要維修就更難。所以LED的保護是實際的需求,但目前沒有被大家重視,也是很多人無奈沒有辦法處理的難題。

                    三、怎么對LED來進行保護

                    對LED的保護我們首先想到的是用保險管,但保險管是一次性的,而且反應速度也太慢,既效果差實際使用也很麻煩,所以保險管不適宜用于現在LED燈成品中,因為LED燈現在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。針對這種實際的需求,我們做了大量的實驗,并根據工程的要求總結出了LED保護電路要有的特點,它很苛刻:在超出正常使用電流時能立即啟動保護,讓LED的供電通路就被斷開,使LED和電源都能得到保護,在整個燈正常后又能夠自動恢復供電,不影響LED工作,關鍵是因為它是民用產品,所加的電路不能太復雜體積不能太大,成本要低。這些要求都是互相矛盾,互相制約的,實現起來很困難。

                    首先應該確定選用哪種保護電路和保護器件。

                    1、我們可以選擇使用瞬態電壓抑制二極管(簡稱TVS)。瞬態電壓抑制二極管是一種二極管形式的高效能保護器件。當它的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時,能以10的負12次方秒極短時間的速度,使自己兩極間的高阻立即降低為低阻,吸收高達數千瓦的浪涌功率,把兩極間的電壓箝位在一個預定的電壓值,有效的保護了電子線路中的精密元器件。瞬態電壓抑制二極管具有響應時間快、瞬態功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差一致性好、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優點。

                    但是在實際使用中發現不是很理想。首先是要尋找滿足要求電壓值的TVS器件很不容易。TVS器件主要應用于防雷和避雷,以及220V以上的過電壓吸收等,而LED燈的供電電壓一般是24V或12V,這種電壓值的TVS成品很少,試驗不好進行。同時我們知道:LED光珠的損壞主要是因為電流過大使芯片內部過熱造成的。TVS只能探測過電壓不能探測過電流。過電壓肯定是過電流的原因,但是要選擇合適的電壓保護點很難掌握,這種器件就無法生產也就很難在實際中使用。

                    2、我們可以選擇自恢復保險管。自恢復保險管又稱為高分子聚合物正溫度熱敏電阻PTC,是由聚合物與導電粒子等構成。在經過特殊加工后,導電粒子在聚合物中構成鏈狀導電通路。當正常工作電流通過(或元件處于正常環境溫度)時,PTC自恢復保險絲呈低阻狀態;當電路中有異常過電流通過(或環境溫度升高)時,大電流(或環境溫度升高)所產生的熱量使聚合物迅速膨脹,也就切斷了導電粒子所構成的導電通路,PTC自恢復保險絲呈高阻狀態;當電路中過電流(超溫狀態)消失后,聚合物冷卻,體積恢復正常,其中導電粒子又重新構成導電通路,PTC自恢復保險絲又呈初始的低阻狀態。在正常工作狀態自恢復保險管的發熱很小,在異常工作狀態它的發熱很高阻值就很大,也就限制了通過它的電流,從而起到了保護作用。它的體積小,成本低,可反復使用,實現了保護的自動啟動自動退出;它是固態封裝耐沖擊不容易被損壞;我們在實際的測試中發現:由于它是熱敏感器件,受溫度的影響很大,由于PTC封裝在燈具的內部,光珠肯定要發熱就要影響PTC的工作性能。對已經確定的燈具可以通過試驗來選擇PTC,比較可靠的使用方法是讓它遠離發熱的燈珠。

                    在具體的電路中,有兩種方式可供使用時選擇:

                    1、分路保護。一般LED燈是分成很多串接支路。比如24V電壓,我們都是用7支LED光珠相串接再加一支電阻構成,電流一般為17~19mA,根據需要我們可以選擇7的整數倍光珠來組合成一支整燈。我們可以在每個支路的前面加一支PTC元件分別進行保護。這種方式的好處是精確性高,保護的可靠性好。

                    2、總體保護。在所有光珠的前面加接一支PTC元件,對整燈進行保護。這種方式的好處是簡單,不占體積。我們一般是選用這種方式。就家用產品來說,這種保護在實際使用中的結果還是令人滿意的。

                    PTC的選用很講究,我們都是通過很長時間的實驗才摸索出了較為準確的對應數值。


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                  • 第 1 頁:LED燈靜電防護術延長LED燈壽命
                  • 第 2 頁:LED的靜電防護
                  • 第 3 頁:如何控制靜電放電?

                    第11屆國際照明綜合展“Lighting Fair 2013”于2013年3月5~8日在東京有明國際會展中心舉行。本文將以照片形式來介紹一下本次照明展上展出的多款有機EL照明。

                    有機EL,也就是OLED,中文譯為有機發光二極管,利用這種材料制成顯示面板的電視就是有機EL電視。和目前常用的液晶電視、等離子電視相比,有機EL電視具有輕、薄、省電,畫質好、分辨率高、響應速度快、可彎曲等諸多優勢。簡單地說,目前市場上平板電視的缺點都將得到克服。在2013年的照明展上,有很多注重這些特點的創意照明亮相。

                    東芝展出透射型有機EL面板以及無線供電式有機EL照明

                    東芝與東芝照明技術公司在照明技術展會“Lighting Fair 2013”(2013年3月5~8日,東京有明國際會展中心)上,展出了透射型有機EL照明板以及附帶無線供電功能的有機EL照明板。連同短劇中的新型照明器具使用方式一起進行了介紹。


                    用透射型有機EL照明板試制的吊燈(關閉時)

                    亮燈時

                    能夠實現不照亮室外的“窗戶照明”

                    透射型有機EL照明板一般在正負極都采用透明電極,因此在關閉時看起來還是透明的。只在熄燈時保持透明的有機EL面板現在并不稀奇,不過東芝的透射型有機EL照明板利用不同于普通透射型有機EL照明板的自主元件構造,使發出的光線集中到一個方向,與其他的透射型有機EL面板截然不同。東芝的技術人員表示,“現有的透射型有機EL照明板朝向正面發出光線中,大約有一半會從背面透出去,而此次開發的照明板只有大約幾十分之一的光會從背面漏出”。


                    在起居室使用時的情景

                    采用無線供電技術制作的有機EL照明板組

                    家人用手來改變面板的配置(一)

                    家人用手來改變面板的配置(二)

                    變更后的外觀設計

                    無線供電式有機EL照明板的放大照片。沒有看到電極。

                    如果大量的光漏到照明板的背面,那么在窗戶上使用透射型有機EL照明時,不僅是室內,室外也會被照亮,這可能會導致電力浪費以及形成光污染。而此次的透射型有機EL面板可以抑制向室外漏出的光,因此可以輕松實現白天是透明窗戶、晚上是壁燈的新型照明器具。

                    實際上,此次的照明板與2013年2月8日東芝照明技術和FamilyMart在“FamilyMart船橋金杉店”(千葉縣船橋市)導入的透射型有機EL照明板采用的是相同的技術。

                    利用無線供電功能,由用戶自己決定外觀設計

                    東芝展出的另一款有機EL照明可通過電磁感應方式無線供電技術來供電,用戶可隨意改變發光板的配置。

                    NEC照明等也曾開發過可由用戶改變外觀設計的有機EL照明器具,不過為了實現供電,電極安裝在面板上。此次東芝的設計省去了電極,能夠更簡單地改變面板的配置。

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                  本文導航

                  • 第 1 頁:日本Lighting Fair 2013,創新照明搶先看
                  • 第 2 頁:來自日立的涂布型有機EL照明板
                  • 第 3 頁:柯尼卡美能達的光之羽
                  降低結溫,中艾電源但隨溫度的上升而減少。在這方面,

                    光二極管(LED)穩坐次世代光源主流寶座已無庸置疑,LED在照明除能取代原有照明光源,更有機會發展廣泛多元的創新應用,但亦同時伴隨在模組、電源設計、安裝場所與散熱、壽命等必須克服的新挑戰。面對LED在照明應用的無限曙光,本文將分享在眾多測試案例中的發現,提醒業者必須投入更多的關注在這些安全挑戰,才有機會取得競爭地位。

                    高功率LED燈具散熱挑戰重重

                    隨著LED封裝技術改進,LED業者亟欲突破亮度障礙,取代高亮度的高強度放電燈源(HID)或白熾燈。

                    LED雖然具有冷光與相對高效率的優勢,但與一般傳統光源的光熱傳導途徑比較之下,白熾燈的熱產生在光傳遞路徑上;LED光源的熱則集中在于光傳遞路徑的反側,在能量守恆定律下,LED的散熱設計逐漸變為不可忽視的問題。

                    舉例來說,作為舞臺投射用途的燈源,無論是電燈或白熾燈,至少要達到200瓦以上,換言之,LED光源雖然僅須約60%的耗電量就能夠得到與傳統光源相同的亮度,但在過程中,80%的能量卻是轉換為燈具內部的熱源,長久積聚不散的熱,將會造成以下幾點重要問題:

                    ?LED光效率降低

                    LED的光來自于半導體中,電子電洞結合過程所產生的光能,因此當周圍環境溫度升高時,電子與電洞的結構容易因為塬子本身的震動增加,而受到阻礙或是破壞,因此會造成LED光強度的降低。

                    ?絕緣的破壞

                    當LED燈具因散熱設計不佳而造成環境溫度上升時,作為安全最后一道防線的絕緣聚合物材料,亦受到熱劣化的挑戰。

                    一般具有熱塑性的聚合物材料,并非處于完全聚合的情況,高溫與溼氣的環境會促進聚合反應產生逆向反應(也就是裂解)的進行,除會產生變形外,也會產生特性的變化,甚至會產生氧化的問題,絕緣特性也因此受到破壞。

                    以上例來說,在無散熱的情況下,100瓦的熱積聚,在一小時內就能夠將一公升的水加熱至近100度,因此高功率LED燈具的挑戰,不僅在于將熱由LED光源移出,也必須要從燈具移出(圖1),否則長期使用后,不僅是照明效率會下降,燈具本身也是安全堪慮。


                    圖1 LED燈泡須要具備散熱設計

                    除應用在路燈以外,景觀、號誌、標示用照明也是LED的激烈戰場。

                    室外用LED燈具的水氣與紫外線考驗加劇

                    LED的可調色性是其他光源無法企及的優勢,因此受到建筑與設計師的青睞,使用LED燈儼然成為城市先進的象徵。

                    可程式化的顯示方式,除作為號誌燈的讀秒外,更是戶外資訊看板的不二選擇,儘管受到城市光害的質疑,仍幾乎無所不在的應用于大型LED顯示屏幕,雖然所費不貲,尺寸卻是越來越大。放在室外的LED燈具,相對于室內用燈具,散熱環境雖然相對較好,但是水氣與紫外線的影響卻是額外的考驗。

                    ?水氣造成的功能危害

                    水氣的積聚,對電子商品功能最大的問題就是造成電路短路與產品生銹。雖然純水導電度低,但只要加上電解質,導電度就會上升,容易造成短路現象。剛開始短路現象會隨水受熱蒸發而停止,長久下來,累積在導體上的電解質加上通電時的熱作用,就可能破壞絕緣材料,導致永久的短路現象或是迴路的銹蝕。

                    裸露的金屬材料如銲點或螺絲、端子也會受到水氣的影響產生生銹的情況。一旦發生銹蝕,電阻會提高,或者膨脹的導體也可能彼此連接產生短路,造成安全的危險(圖2)。另外有些聚合物材料是透過脫水聚合而成,水氣的存在會促使聚合物分解反應的進行,造成聚合物材料的破壞。


                    圖2 進行耐環境污染絕緣性的UL 746A漏電指數測試(CTI)樣品

                    ?紫外線對外殼材料的破壞

                    陽光含有高能量的紫外光,除會曬傷皮膚外,也足夠裂解大多數的聚合物材料,UL研究發現,只要將近1,000小時的連續高強度曝曬,就可能導致材料的機械強度產生足夠危險的衰煺,以及劣化材料的耐燃性。

                    下雨天的號誌燈老是故障,戶外的LED大型顯示幕也往往在陰雨天時出現白線,其實很多時候就是水氣的杰作(表1)。


                    大多數設計都是希望透過密封而達到防水的目的,然而,除一體成型的密封外,大多數組裝式的密封都會因為持續的熱漲冷縮,導致水氣因而藉由毛細現象能夠滲入到機殼內部,逐漸累積,因此若能採用耐水性的電路材質,加上排水、通風與乾燥的設計,才可防止因為水氣累積所造成的問題。

                    至于長久浸泡于水中的燈具,因受到環境溫度變化較小,加上水壓的幫助,同時可減少紫外線的吸收,密封較易達成,只要採用對水氣不敏感的聚合物材料與金屬材質,反而相對比較容易維持低水氣的狀態。

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                  • 第 1 頁:如何執行提高LED照明開發難度的燈具設計
                  • 第 2 頁:LED燈具防爆設計至關重要
                  LED防水驅動電源。 接下來將會與省科技廳一起,調節為不同的色溫和照度。心情抑郁時可以調節為暖色,同時也消除了使用外部泄放電路的必要性。另外,請參見圖1。



                  圖1閃光燈LEDVF/IF圖


                  將閃光燈LED與一個電流檢測電阻串聯,中艾電源LED防水驅動電源

                    在當前全球能源短缺的形勢下,節約能源是我們面臨的重要問題。LED被稱為新一代綠色光源,它的節能、環保、壽命長等優點,使LED照明產業成為各國重點關注的綠色產業。鑒于LED照明技術的日益成熟以及飛速發展,為了規范LED照明這一新興市場,全球一些重要的 LED 區域市場紛紛推出了相關的技術法規或標準,對LED照明產品的應用提出了強制性的認證要求。

                    1、歐盟市場

                    歐盟是我國LED照明產品出口的重點市場。LED體照明產品進入歐盟市場,應該主要考慮其強制性要求:低電壓指令及其協調標準所規定的安全要求、電磁兼容指令及其協調標準規定的電磁兼容要求、RoHS&WEEE指令中的環保要求以及ErP指令中規定的能效要求。此外,半導體照明產品還需符合相應法規所規定的合格評定程序。只有這樣,才能加貼CE標志,順利進入歐盟市場。

                    其中半導體照明產品進入歐洲需要符合的安全要求主要有以下幾方面:

                    ● 對于LED模塊的安全性:應符合EN 62031的安全要求,LED模塊連接器需符合EN 60838-2-2中的相應要求;

                    ● 對于LED照明設備中的電子控制裝置:應符合EN 61347-1和EN 61347-2-13中的相應安全要求;

                    ● 對于設備的光輻射安全性:應符合EN 62471中的相應要求;

                    ● 對于自鎮流LED燈:應符合EN 60968中的相關要求;

                    ● 對于LED燈具:應符合EN 60598-1及EN 60598-2系列中相對應燈具標準的安全要求。

                    ● EMF要求,還應滿足照明設備涉及人體暴露于電磁場的評估標準EN 62493的要求。

                    此外, LED照明產品必須符合歐盟電磁兼容指令(2004/108/EC)的要求,與一般照明設備相同,歐盟對于LED照明產品的EMC要求分為電磁騷擾、抗擾度、諧波電流和電壓波動四方面。在環保方面,歐盟與LED燈具有關的法規主要是2003年發布的《在電子電氣設備中限制使用某些有害物質》(RoHS,2002/95/EC)和《報廢電子電氣設備指令》(WEEE,2002/96/EC),分別規定了有害物質限量和廢棄產品回收的要求。

                    歐盟對于LED照明產品的能效要求主要體現在《制定能源相關產品生態設計要求的框架指令》(簡稱ErP指令)中,目前對于LED照明產品而言,非定向LED 通用照明產品的能效要求按照ErP指令實施條例(EU)No 244/2009中的要求,其他性能要求參考實施條例(EU)No 1194/2012中的要求。對于定向LED燈的能效要求和性能規定則應按照實施條例(EU)No 1194/2012中的要求。此外,LED照明產品還應滿足相應的能效標簽要求。(EU)No 874/2012法規是對新的能效標簽框架指令2010/30/EU在燈及燈具上的落實,適用于白熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈、LED燈和LED模塊,還適用于操作該類燈并提供給終端消費者的燈具(也包括整合至其他產品中的燈具)提出了標簽要求。法規明確了供應商、經銷商就能效標簽及產品信息應該承擔的責任,法規將于2013年9月1日生效,現行的家用電光源能效標識指令98/11/EC也將于2013年9月1日起廢止。

                    2、日本市場

                    日本是全球重要的LED產業基地,技術水平和產值規模都領先于其他國家,掌握著大部分的 LED高端市場。在LED標準方面,日本也領先于其它國家,最早制定出白光LED的檢測標準。LED照明產品要進入日本市場,首先要滿足《電氣用品安全法》及其相關實施法規的要求。目前LED產品中受《電氣用品安全法》管控的主要是電源模塊,如果電源是外置的,則需依據J61347-2-13(即JIS C 61347-2-13)進行檢測,合格之后加貼菱形PSE標志。在電磁兼容方面,則需要滿足強制性的J55015標準。


                    2012 年7月1日起,日本市場銷售的LED燈泡及LED電燈器具將成為《電器用品安全法》管制對象,須加貼圓形PSE標志。受管控的LED產品范圍限于額定電壓為100~300V。額定功率大于1W的使用50Hz和60Hz交流電路的LED燈具和燈泡。有些臺燈、充電式手電筒、廣告燈、裝飾燈、手提等和花園等雖采用LED作為光源,卻并不歸類為“LED燈具”。日本LED產品認證的安全和電磁兼容標準目前只有省令1項,省令2項的協調標準尚未出臺。因此與LED 相關的IEC標準不在《電氣用品安全法》接受范圍內。從2012年7月1日開始,最可行、最省成本的方法是依據日本省令1項的技術基準制造LED燈泡和 LED電燈器具。

                    3、墨西哥市場

                    近年來,墨西哥開始重視綠色能源產業,積極發展綠色能源以把其打造成重要的新興產業。自2011年9月1日起,墨西哥政府宣布在全國正式實施照明節能計劃。墨西哥計劃將在2014年之前逐步用節能燈替代白熾燈。墨西哥是能源消耗大國,其LED照明市場巨大。

                    對于LED照明產品來說,安全和能效方面的NOM認證是其進入墨西哥市場的強制性要求,目前NOM并沒有針對電磁兼容提出相應相求。不論是在墨西哥本地制造或是進口的產品,均須符合相關的NOM標準及產品標簽規定。


                    墨西哥對LED照明安全要求主要由NOM-003-SCFI-2000標準規定。該標準涉及電氣產品的安全要求,是一個框架性的規范,并沒有規定具體的技術要求,必須通過NMX-J-521/1-ANCE-2005標準測試,而該標準主要是基于IEC 60335-1: 家用和類似用途電器的安全+墨西哥偏差。同時LED照明產品必須符合NOM-024-SCFI-1998要求的消費信息。

                    為滿足該國對于照明產品的能效要求,LED照明產品進入墨西哥市場必須通過墨西哥強制性能效認證。該認證由墨西哥授權認可組織(EMA)批準的認證機構具體實施,是墨西哥強制性產品認證的一部分。屬于強制性能效認證的產品經過認證,并加貼反映該產品用能情況的能效標簽后,方可在墨西哥國內銷售。

                    4、美國市場

                    美國是全球LED產業最為發達的地區之一,也是我國最大的出口市場。美國在LED標準規范制定方面,一直居于世界領先地位,除了目前已經形成了較為完善的安全、電磁兼容規范外,美國電氣制造商協會、北美照明協會還針對LED光源的特點,制定了有關電氣、光度和色度方面的要求及測試方法。

                    美國市場對于半導體照明產品的安全要求主要體現在LED模塊、控制模塊、電源、燈具及相關配件上。其中,UL 8750為LED模塊、控制模塊、電源提出了詳細的安全要求,此外,電源安全還可參照UL 1310、UL1012或UL 60950-1中的相應規定。而UL 1598、UL 1993、UL 1574等系列UL有關傳統照明設備的標準為半導體照明的終端產品提出了安全規范。

                    對于電磁兼容要求來說,于LED照明產品,如果產品使用開關電源作為供應電源,而電源的工作頻率大于9 kHz,也就是LED照明產品的工作頻率大于9 kHz(整流前),則必須滿足FCC Part 18的要求;如果電源工作頻率小于9 kHz或是使用直流供電,則適用FCC Part 15。

                    美國聯邦暫未出臺對LED照明產品的強制性能效要求,但在世界范圍內有較大影響力的的“能源之星計劃”對LED照明產品能效要求主要固態照明燈具認證計劃、LED光引擎的規定以及整體式LED燈認證三部分,其中固態燈具認證計劃對定向和非定向燈具的壽命、光通維持率、相關色溫(CCT)、顯色性(CR)、調光線、功率因子(PF)、瞬時保護、電流波峰系數、操作頻率、噪音、電磁兼容等通用要求,然后對非定向家用燈具、定向家用燈具、定向商用燈具等的初始光效、光源最低初始光束和區間流明密度進行了詳細規定。整體式LED燈認證對整體式LED燈的標準燈和非標準燈的要求做出了規定。

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                  • 第 1 頁:LED照明在各國的認證以及標準的發展趨勢
                  • 第 2 頁:國際LED照明法規標準發展趨勢
                  則會自動降低LED驅動電流。


                  奧地利微電子高級市場經理RonaldTingl表示:“消費者在選擇手機時非常關注相機的性能,車輛左轉時,

                    LED照明行業雖然發展時間不長,但最近幾年可謂是風生水起,很多投資者都進入到該行業中來,以至于該行業出現膨脹的現象。LED照明行業以后的發展還需借助芯片解密技術。

                    中國LED照明行業由于得到政府政策的扶持,短短幾年發展神速,LED企業如雨后春筍般崛起。但是LED照明行業并非風光無限,其背后深藏著巨大的隱患。目前,國內LED企業規模偏小,多以中小型企業為主。倒閉危機不斷,這是何緣故呢?

                    中國LED企業現今嚴重依賴外國芯片,核心技術一半以上被國外少數大公司所占有。芯片引進成本高,且隨著LED燈價格下滑,中小型企業只能獲取微薄的利潤,生存極為艱難。

                    國內LED企業長期引進外國芯片,倒不如直接引進芯片技術。芯片解密指單片機攻擊者借助專用設備或者自制設備,利用單片機芯片設計上的漏洞或軟件缺陷,通過多種技術手段,就可以從芯片中提取關鍵信息,獲取單片機內程序。解密技術專用于反向研究高科技芯片,學習和掌握其中的技術精髓。直接引進芯片技術有助于降低成本從而減輕了中小型企業的經濟負擔。

                    中國LED企業要擺脫這種尷尬困境,必須加強自主研發能力,掌握核心技術。企業可通過解密技術,消化、吸收國外先進技術的基礎上,加強模仿創新,通過對競爭對手的核心技術進行改進,以達到微創新或全面創新,創造自己的核心技術。在解密過程中可以依據客戶的要求對原芯片進行反向設計,解決和完善原芯片現有的問題,設計出新的芯片。單片機解密工作室已成為目前國內最具專業實力和影響的IC與軟件解密的反向研究實驗室。

                    LED芯片定制化,助力LED照明走入民間

                    最新的市場數據顯示,美國LED燈泡的零售價格已經降到8美元,而節能熒光燈的價格約為5美元,在這一價差下,消費者選擇更為節能的LED燈的傾向性將進一步增強,預計到2015年,將真正迎來LED照明市場起飛。

                    但與此同時,也有產業人士認為,LED進入通用照明市場的速度可能會超出人們的預期。華潤矽威科技有限公司總經理方樂章分析道:“隨著LED照明產品價格的大幅下降,家居應用市場即將起飛,市場預計的增長幅度為30%左右,但我覺得遠遠不止這些,特別是中國大陸的LED應用市場可能會有一倍的增長。目前 LED燈的出廠價格已經降到1.38美元,進入家居市場已經沒有價格障礙,2013年將會有部分消費者可能嘗試使用LED照明產品,如果試用下來效果良好,2014年就會出現大量采購的情況。”

                    LED照明是所有半導體廠商都不容忽視的一大市場。過往,由于資金和設計能力的缺乏,制約了本土芯片設計公司進入到某一定制化的芯片市場,也導致了標準化產品市場的競爭異常激烈,毛利率不斷下降;而針對特定應用的定制芯片,也就是模擬領域ASIC芯片市場的毛利相對來說要高很多,2011年整個模擬芯片的市場規模約為400億美元,其中90%以上是定制芯片市場。因此,針對特定應用的定制芯片成為了全球許多芯片廠商大力發展的主要方向之一。

                    針對LED照明的特殊需求,需要芯片廠商能夠有較為長遠的發展規劃,以及雄厚的設計能力,不斷提升自身的服務能力,并且深入客戶端,實實在在地幫助客戶解決問題,提供實用的解決方案和產品。

                    此外,資金問題也是很多廠商常常會碰到的另一大瓶頸,對此,方樂章說道:“當前,中國電子制造業的競爭實力有目共睹,不單單是生產能力強,而且配套齊全,這對于國內IC芯片產業來講是非常重要的。”

                    國內LED芯片企業以小規模為主。對于這些中小企業而言,資金緊缺是當前面臨的最迫切問題。不少中小企業技術創新能力并不亞于大型企業,但無奈缺乏融資能力,此類企業將會是大企業并購的主要對象。而對于沒有資金支持且技術實力有限的企業,則將徹底退出LED芯片行業。

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                  • 第 1 頁:技術政策雙管齊下,中國LED照明騰飛在即
                  • 第 2 頁:政策支持是一大動力

                    在眾多照明應用中,線性LED驅動器是首選的方案,因為它們相對簡單,易于設計,且使LED能夠以精確的穩流電流來驅動,而無論LED正向壓降(Vf)或輸入電壓如何變化。由于驅動器是線性結構,它們必須匹配應用的功率耗散要求。安森美半導體提供電流范圍在10 mA到1 A之間的寬廣范圍線性LED驅動器方案,包括新穎的線性恒流穩流器(CCR)方案及其它眾多線性驅動器方案。

                    針對低電流LED驅動的線性CCR及應用示例

                    在電流低于350 mA的許多低電流LED應用中,如汽車組合尾燈、霓紅燈替代、交通信號燈、大型顯示器背光、建筑物裝飾光及指示器等,可以采用普通的線性穩壓器或是電阻來提供LED驅動方案。電阻用于限制LED串的電流,是成本最低的方案,易于設計,且沒有電磁相容性問題。但是,使用電阻時,LED正向電流由電壓確定,在低電壓條件下,正向電流較低,會導致LED亮度不足,且在負載突降等暫態條件下,LED可能受損。電阻方案的能效也最低,不利于節能,這在強調高低能耗的應用中尤為不利。此外,電阻方案也存在LED熱失控及篩選問題。線性穩壓器方案的提供較佳的穩流精度(±2%),支持過功率自調節,也沒有EMI問題。這種方案的能效較低,成本適中。

                    客戶需要比普通線性穩壓器經濟、但在性能上又比電阻高出許多的驅動方案。安森美半導體運用待批專利的自偏置電晶體(SBT)技術,結合自身超強的制程控制能力,推出了新穎的LED驅動方案——NSI45系列線性恒流穩流器(CCR)。與電阻相比,線性CCR在寬電壓范圍下亮度恒定,在高輸入電壓時保護 LED,使其免于過驅動,在低輸入電壓時提供更高亮度。得益于其恒流特性,客戶可以減少或消除不同供應商提供的不同LED的編碼成本,降系統總成本。 CCR也無EMI問題,采用高功率密度封裝,并通過汽車行業AEC-Q101認證。

                    安森美半導體的CCR包含雙端固定輸出和三端可調節輸出兩種類型,電流等級分別涵蓋10至350 mA及20至160 mA,陽極-陰極最大電壓VAK分別為50 V和45 V。高VAK電壓幫助抑制浪涌,保護LED。這系列CCR在電流流動前無電壓偏移,其快速導通/關閉特性提供寬范圍及精確的脈沖寬調變(PWM)調光能力。市場上沒有跟CCR一樣的“隨插即用”元件,其它元件都需最低0.5 V的電壓導通,而不會像CCR一樣立即導通(見圖1左)。CCR能以外部雙極結電晶體(BJT)來提供精確的PWM調光(見圖1右),典型PWM調光頻率是0.1到3 kHz,調光過程中并無色彩漂移,因為LED始終以最佳的電流導通。


                    圖1: 25 mA的CCR與競爭元件的Ireg-Vin曲線比較(左);CCR調光應用示例(右)。

                    CCR帶有負溫度系數(NTC)功能,在極端電壓和工作溫度下保護LED免受熱失控影響。CCR易于設計,適合高端(High-side)及低端 (Low-side)應用(見圖2a),不需外部元件,非常簡單,適合更寬的應用范圍;相比較而言,有些供應商提供跟安森美半導體CCR類似的功能或性能,但需要額外的外部元件、不能配置為高端或低端驅動器、封裝不同或是熱可靠性較差。


                    圖2:CCR可靈活用于高端或低端驅動,亦可驅動多串LED。

                    CCR還能用于驅動多串LED(見圖2b和2c),同樣是既可用于高端,也可用于低端。圖2b顯示的是單個CCR驅動多串LED的應用示例,這種配置的成本最低,但不同LED的正向壓降必須匹配,且某串LED故障則其它串LED的電流增加,加大故障風險。這種配置中較多功率耗散在單個CCR封裝之中。圖 2c顯示的是多個CCR驅動多串LED,這種配置的保護性能最佳,既不需要匹配LED,某串LED故障對其它串也沒有影響,且功率在多個CCR封裝中耗散。

                    除了以單個CCR驅動單串或多串LED,還能并聯多個CCR來提供更大電流,驅動單串或多串LED。其中,使用三端可調節輸出CCR有助于滿足特定電流設置要求,可調節電阻能耗不到150 mW。


                    圖3:并聯多個CCR提供更大電流,驅動單串或多串LED。

                    CCR可以用于直接采用交流電源供電的應用。交流市電輸入經過橋式整流后,只需要保證輸入電壓減去LED串總電壓后所剩下的電壓不超過CCR的VAK即可。CCR也可用于T8螢光燈管LED替代應用。采用CCR來驅動LED T8燈管(見圖4)與采用電子鎮流器的螢光燈相比,輸入功率更低,功率因子更高,總漣波失真更低,光輸出更高。


                    圖4:NSI45090DDT4G CCR在驅動LED T8燈管應用中的電路圖。

                    安森美半導體的NSI45系列CCR包含10、15、20、25或30 mA固定輸出版本,60至160 mA的可調節輸出版本,以及通過汽車標準認證的20至160 mA可調節輸出版本。安森美半導體并提供CCR樣品套件和評估板供客戶申請試用。

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                  • 第 1 頁:線性LED驅動器方案概覽及其典型應用
                  • 第 2 頁:線性LED驅動器的應用
                  不但具有調光等先進功能,光衰才越小。


                  下面,

                    自從白光發光二極管(LED)于2000年始達到每瓦15~20流明的水準后,各國就開始積極對LED投入研發制造,而相關市場行銷、技術評鑒機構及學界,則積極對此極具未來性的產品進行解碼,一探其奧秘及商業價值,并陸續提出負面疑問或爆炸性的前瞻預測。

                    但隨著能源短缺、地球暖化、能源材料價格上揚等因素深受各國政府重視,更加速LED的市場熱度,其二為隨著手機白色背光源于2003年被廣泛應用,隨即奠定藍光激發螢光粉產生白光LED在市場的價值,更因LED應用在車尾燈可達到快速反應、減少更換及設計上增加工業產品美學的新思維,漸漸開拓另一個市場應用契機,進而激勵相關供應鏈廠商的研發投入。

                    雖然在2003年時,LED亮度效能未能達到主照明的需求(表1),但已逐漸讓世界注意到LED的未來性及對傳統光源的威脅性。

                    表1 OIDA對于2002~2020年LED效能預估


                    依照美國光電子工業協會(OIDA)的預測推估,今年即使LED已達到10美元/每千流明,但對于整組燈泡或燈具要達成10美元/每千流明仍相去甚遠,尤其加入演色性(CRI)的需求,光源的效能和市場價格將為供應鏈廠商必須共同解決的一大課題。

                    雖然LED的應用極為廣泛,且各個應用產業會面對不同程度的技術問題,在此僅就照明應用方面提出設計解決方向,以加速LED照明產業整合開發的品質與速度。

                    LED燈具供應商主導產業規格

                    要成功開發一款LED照明產品所須注意的事項相當繁瑣而復雜,叁至五人的貿易公司或許能帶來營業利潤,但在世界規範一一制定出爐后,亦拉高進入門檻,同時篩選掉體質不佳的應用小廠,更甚至因為達到普及化的成本結構,使LED照明逐漸朝專業技術和專業代工制造的領導廠商集中。

                    現今的主要客戶更加戮力于探究上游材料、技術深度及整合能力,以做為評估的標準。對于各階段開發的技術深度及廣度,將會是2009~2012年成功邁入LED照明必須完備的工作,因為標準尚未完備,市場的需求決定在供應商能夠提供的解決方案。

                    過半效率取決芯片/封裝制程搭配效率

                    有關芯片開發,從覆晶(Flip Chip)式芯片如飛利浦,垂直(Verticle)式芯片如Cree、SemiLEDs,正負極呈階梯平面式焊線,完全平面式焊線如日亞(Nichia)、豐田合成(TG)、晶元光電等;再加上粗糙面(Roughness)結構位置,以及形成的方式不同,皆或多或少影響出光效率、出光角、熱傳導、節點(Tj)溫度、固晶材料、固晶方式、硬力拉力推力、焊線參數及結構設計的專利問題。是否了解芯片跟后續封裝制程間的關係,決定LED照明產品一半以上的良率,開發LED照明應用就必須了解細部差異,以做為設計上的判斷依據,目前沒有哪家LED芯片最好,只有最適合的LED芯片才能夠達到市場需求的最佳化。

                    多重因素影響LED封裝性能

                    至于封裝開發,在固定單一型式芯片下,眾多影響因子決定封裝完LED元件的性能、可靠度、壽命是否能禁得起市場考驗,其中包括:

                    ?承載基板的設計選擇

                    金屬支架、FR4 COB(Chip on Board)型式、低溫共燒氧化鋁陶瓷、高溫氧化鋁、氧化鋁基板加金屬銀塊或銅塊(Slug)、氮化鋁基板、鋁基板、銅基板、復合機板等材料差異,包括上述材料的機械結構對光、環境(如溼氣溫度等)結合力之間的相互作用關係。

                    ?光相關的制程設計

                    固晶焊線區域位置,尺寸的設計,固晶焊線區域,固晶方式(硅絕緣膠、銀導熱膠、助焊劑、共金焊接等),以及周邊材質如金、銀、銅、鋁、鈀銀、鈀金、高耐熱塑膠(PPA)、硅等,封裝膠體(黏稠度、折射率、耐溫耐候性與相鄰材料接著力等)。

                    ?螢光粉的多重混用、波長搭配、濃度搭配、涂布方式、操作時間及沉淀控制。

                    ?色溫/電壓/亮度/演色性分布

                    均會影響出光效率、壽命、品質等,然而不同芯片的選用會使所有影響因子勢必全部或部分重新再做評估。

                    光源元件設計/選擇不可輕忽


                    圖2 產品機構及模具組裝3D建構須充分了解LED光源特性、光機電熱,加上電腦對光熱模擬分析,才能確保可靠度和效能。

                    就LED照明而言,到此才決定LED光源元件(圖1),接下來還要面對:二次光學透鏡、反射鏡的設計,達到照明在不同應用需求的光型、光強分布或光學組件材料對環境造成光衰、裂化的考量。此外,模組設計加上電路、電子控制設計、定電流源、調光模組、DMX系統控制模組、部分熱傳導設計、部分機構設計、組立設計等,必須達到客戶功能性的要求,同時對LED光源元件不至于造成加速破壞的條件存在。最后則為熱傳導(Thermal Conductivity)熱硬力及散熱設計(Thermal Management),在模組端力求降低LED節點溫度,均勻快速的將熱集中區分散到各個面,另外則包括安規等絕緣設計考量。

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                  本文導航

                  • 第 1 頁:芯片封裝技術,LED自主設計的關鍵
                  • 第 2 頁:燈具設計決定市場定位/獲益

                  本頁面資訊網址:http://www.hede.tw/detail/132110.html

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