劉 煉

(重慶雷士照明有限公司)

0 引言

2014年v中國(guó)LED 行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)3 445 億元，同比增長(zhǎng)31%。其中，LED 上游外延芯片、中游封裝、下游應(yīng)用產(chǎn)值同比增長(zhǎng)分別為43%、20%、32%。室內(nèi)照明是LED 應(yīng)用行業(yè)快速發(fā)展的主要引擎。數(shù)據(jù)顯示，2014年v室內(nèi)照明行業(yè)繼續(xù)保持2013年v的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，全年產(chǎn)值規(guī)模超過(guò)1 000 億元，同比增速超過(guò)70%，室內(nèi)照明應(yīng)用引領(lǐng)整個(gè)LED 應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展?；旧螸ED 已經(jīng)進(jìn)入日常生活，然而由于新入行的燈具制造商自身技術(shù)力量單薄，為了最大化降低成本，對(duì)LED 照明產(chǎn)品的電性能、技術(shù)參數(shù)管控不嚴(yán)，導(dǎo)致市場(chǎng)上大多數(shù)LED 產(chǎn)品在點(diǎn)亮?xí)r頻閃嚴(yán)重。主要造成如下的危害:(1)可能引發(fā)腦細(xì)胞損傷;(2)可能影響閱讀及視力;(3)可能誘發(fā)偏頭痛;(4)降低工作效率和引發(fā)工傷。因此，無(wú)頻閃照明顯得尤為重要(特別是LED 臺(tái)燈系列產(chǎn)品)，對(duì)低成本、無(wú)頻閃、性能優(yōu)越的LED 驅(qū)動(dòng)電源具有現(xiàn)實(shí)的推動(dòng)意義。

1 方 法

1.1 頻閃定義

開(kāi)關(guān)周期內(nèi)光的不斷波動(dòng)。開(kāi)關(guān)周期就是閃爍頻率，用“F”表示。加利福利亞Benya Burnett Consultancy 的負(fù)責(zé)人Jim Benya 研究表明:閃爍頻率F在2 kHz 以上才不會(huì)出現(xiàn)“視覺(jué)暫留”現(xiàn)象。故輸出電流的開(kāi)關(guān)周期應(yīng)該大于2 kHz。

1.2 波動(dòng)深度

波動(dòng)深度表達(dá)式:

式中，δ——波動(dòng)深度(%);

φmax——光通量最大值(lm);

φmin——光通量最小值(lm)。

關(guān)系圖，如圖1。

頻閃波動(dòng)大小指標(biāo)通常用波動(dòng)深度來(lái)衡量。實(shí)驗(yàn)表明，頻閃深度低于5%時(shí)光源發(fā)出的光通量，在人的視覺(jué)中會(huì)形成平滑穩(wěn)定效應(yīng)，即眼睛不會(huì)感到疲勞。

圖2 正向電流與光強(qiáng)關(guān)系圖

圖3 輸出電流最大值和最小值

圖2 表示正向電流與光強(qiáng)關(guān)系。從中發(fā)現(xiàn)電流基本上與光強(qiáng)成正比關(guān)系，而光強(qiáng)與光通量成正比，故光通量與電流成正比關(guān)系。波動(dòng)系數(shù)與電流關(guān)系:

式中，Imax——輸出電流最大值(mA);

Imin——輸出電流最小值(mA)，如圖(3)。

1.3 電源設(shè)計(jì)原理

圖4 為HA6007A 設(shè)計(jì)的buckboost 電路原理圖，圖5 為HA6007A 芯片內(nèi)部架構(gòu)圖。外圍電路和我們常規(guī)buckboost 設(shè)計(jì)差不多，恒流的重點(diǎn)主要是芯片4腳(LED 腳)處一個(gè)倍容式紋波濾波器，同時(shí)MOS 管通過(guò)5 V 電壓源工作在一個(gè)恒流區(qū)，并有50 K 的開(kāi)關(guān)頻率，從而輸出電流工作頻率F 從傳統(tǒng)的100 或者120 Hz 大于2 kHz 消除視覺(jué)暫留現(xiàn)象。倍容式紋波濾波器原理圖如圖6 所示。在射極輸出器的基極到地接一個(gè)電容C4，由于基極電流只有射極電流的1/(1+β)，相當(dāng)于在發(fā)射極接了一個(gè)容值為(1+β)C4 的大電容。故能有效消除紋波。

圖4 電路原理圖

圖5 芯片內(nèi)部架構(gòu)圖

圖6 紋波濾波原理圖

做出單級(jí)PFC 非隔離有頻閃電源，如圖7;單級(jí)PFC 非隔離無(wú)頻閃電源，如圖8。

圖7 非隔離有頻閃電源

圖8 非隔離無(wú)頻閃電源

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 電參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)

電參數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 電參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)

2.2 紋波電流波形

圖9 為有頻閃電路的紋波電流波形，其波動(dòng)深度δ1=(282-167)/(282+167)=25.6%

圖10 為無(wú)頻閃電路的紋波電流波形，其波動(dòng)深度δ2=(228-221)/(228+221)=1.6%

圖9 有頻閃電路的紋波電流波形圖

圖10 無(wú)頻閃電路的紋波電流波形圖

2.3 面板燈點(diǎn)亮圖片

有頻閃相片效果(圖11)和無(wú)頻閃相片效果(圖12)。

圖11 有頻閃相片

圖12 無(wú)頻閃相片

3 小 結(jié)

2014年v1～11月，全國(guó)共生產(chǎn)燈具24.1 億套，同比增長(zhǎng)9.53%;2013年v燈具行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值突破1 500 億元，同比增長(zhǎng)6.63%;2014年v燈具行業(yè)市場(chǎng)成交額為171.58億元，同比增長(zhǎng)2.83%;2014年v行業(yè)出口額1 362.64 億元，同比增長(zhǎng)7.13%。預(yù)計(jì)到2020年v，我國(guó)燈具行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值將突破2 500 億，行業(yè)市場(chǎng)成交額將突破300 億元，行業(yè)出口額將突破2 000 億元。

面對(duì)現(xiàn)今發(fā)展趨勢(shì)，誰(shuí)先占領(lǐng)市場(chǎng)誰(shuí)就是LED 的龍頭企業(yè)。想要贏得市場(chǎng)份額，高性價(jià)比產(chǎn)品是必然的趨勢(shì)。單級(jí)PFC 非隔離無(wú)頻閃電源在行業(yè)內(nèi)有著突出的優(yōu)勢(shì):成本低，無(wú)頻閃，波動(dòng)深度小于5%，高功率因數(shù)，滿足國(guó)家一級(jí)能效，能為企業(yè)帶來(lái)豐厚的利潤(rùn)。同時(shí)也為電源行業(yè)解決無(wú)頻閃提供了優(yōu)質(zhì)的方案，為L(zhǎng)ED 行業(yè)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

［1］王舒.無(wú)電解電容無(wú)頻閃的LED 驅(qū)動(dòng)電源［J］.電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2012(4)

［2］舒重陽(yáng).智能LED 頻閃/爆閃補(bǔ)光燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)［D］.華中科技大學(xué)，2012(1)

［3］楊光.基于不同驅(qū)動(dòng)條件下白光LED 照明頻閃問(wèn)題的研究［J］.照明工程學(xué)報(bào)，2011(12)

［4］廖志凌.半導(dǎo)體照明工程的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］.電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2006(9)

［5］黃可.各國(guó)半導(dǎo)體照明研究計(jì)劃及我國(guó)的對(duì)策［J］.中國(guó)科技論壇，2008(6)

［6］張明軒.大功率LED 頻閃光源［J］.中國(guó)照明電器，2009(9)

［7］趙輝.LED 的“大時(shí)代”并購(gòu)重組持續(xù)升溫［J］.高工LED，12(12)