Acrich2引領照明技術的綠色未來

LED作為理想的數字化光源,是繼明火、白熾燈和節能燈之後的第四次照明革命。LED照明被世界各國公認為是最有發展潛力的綠色高效環保照明產業。自問世以來,LED照明市場發展迅速,產業帶動強,節能潛力巨大,正以各種方式試圖走入大眾市場的視線。

傳統直流LED照明市場的機會與突破

眾所周知,目前市場上主流室內直流LED照明燈具的基本結構為PC罩、燈珠、散熱基座、電源等主要部件組成,其基本原理為AC110V—220V進入系統,通常採用變壓器或開關電源將輸入電壓降低到LED能正常工作的所需電壓,再通過AC/DC轉換器將交流電轉換成直流電,使得LED的工作電流成為穩定的恆流源。整個照明燈具系統的基本工作原理如下圖所示:


目前整個照明燈具系統內起降壓及轉換作用的主流電源產品的基本參數為:電源效率約80—85%,電源的功率因素為0.5—0.6;另外我們在散熱基座內還必須預留一部分放置電源的空間。

直流驅動LED光源的系統應用方案必然是:變壓器+整流或開關電源+恆流源。LED燈具里必須要有一定的空間來安置這個電源模塊,但是對於E27標準螺口的燈具來說空間十分有限,很難安置。無論是經由變壓器+整流或是開關電源降壓,系統都會有一定量的損耗。

直流LED燈具在交流、直流電之間轉換時約有15%~30%的電力被損耗,系統效率很難做到90%以上。因此如果能用交流電(AC)直接驅動LED光源發光,系統應用方案將大大簡化,系統效率將可以很輕鬆達到90%以上。

目前,通行驅動方式的有兩種:其一是一個恆壓源供多個恆流源,每個恆流源單獨給每路LED供電。這種方式,組合靈活,一路LED故障,不影響其他LED的工作,但成本會略高一點。另一種是直接恆流供電,LED串聯或並聯運行。它的優點是成本低一點,但靈活性差,還要解決某個LED故障,不影響其他LED運行的問題。這兩種形式,在一段時間內並存。多路恆流輸出供電方式,在成本和性能方面會較好。而現在國內照明LED驅動IC的研發、生產廠家已有10多家。也許是以後的主流方向。

LED光源應用的基本技術要素是必須滿足它的VF(正向電壓)和IF(正向電流)需求。VF是為LED光源建立一個正常的工作狀態,IF則促使LED光源發光,LED亮度與電流大小成正比。順應照明LED驅動IC技術的發展,LED驅動IC的輸入電壓(Vin)範圍將更寬廣(DC5V-45V),輸出恆流精度更高(1%)。鑒於越來越多的LED燈具選用多顆大功率LED串聯應用技術,新一代LED驅動IC輸出耐壓提高到60V-100V,這就需要用高壓工藝來生產LED驅動IC的晶圓片。LED驅動IC輸出耐壓的提高為它在汽車電子、汽車燈具、高亮度照明等高電壓要求的應用打開了新的市場。

LED光源是一種長壽命光源,理論壽命可達50000小時,但是如果應用電路設計不合理、電路元器件選用不當、LED光源散熱不好,都會影響它的使用壽命。特別是在應用電路里,作為AC/DC整流橋的輸出濾波器的電解電容器,它的使用壽命在5000小時以下,這就成了製造長壽命LED燈具技術的攔路虎。唯一可行的先進解決方案是設計生產可以在應用電路里省去電解電容器的新一代LED驅動IC,在新一代的設計,必須打破傳統的DC/DC拓撲結構設計理念。此外,還必須使LED驅動IC在多種應用電路中能通過EMC、安規、CE、UL等認證。應用電路力求簡潔、減少元器件使用量也是客戶降低成本的要求。隔離與非隔離的應用歷來是商家安全與效率之爭的焦點,PWM控制器的占空比在不斷提高。

基於以上技術現狀,總結起來目前直流LED照明在實際應用中還存在以下問題:

1.照明燈具系統在工作時電源的轉換損失約15—20%;

2.外部供電系統需要多出40—50%的供電能力;

3.在設計方面需要考慮有足夠的空間來放置電源,減少了散熱系統設計的靈活性;

4.因為電源中存在著壽命約為15000小時的電解電容,所以導致照明燈具的整體壽

命縮短至15000小時。

總上所述,可用交流電(AC)直接驅動發光的新一代、特殊拓撲結構AC 驅動LED光源生產技術將是解決問題及市場突破的新方向。

早在2006年,首爾半導體就開始投入研究交流電驅動的LED技術,攻克各種技術難題,並在當年實現AC驅動LED量產。首爾半導體的AC驅動LED命名為“ACRICH”,名字簡單直白,即用AC驅動的能給人類帶來的財富的LED。首爾半導體的Acrich LED通過自有IC,可直接使用於交流電源。

首爾半導體2011年推出第二代Acrich 2 LED因為自有IC,不需要再通過直流交流的轉換,沒有電源損耗,從而使得LED壽命可以完全發揮出來。也就是說,Acrich 2 LED的壽命就等於LED燈具的壽命,長達5萬小時。同時,因為省掉了AC/DC轉換器,使得產品的體積大大減小,照明設計師在設計燈具時也能更加靈活。

AC驅動LED的綠色效應

作為新一代交流驅動LED產品,本身具備直流驅動LED產品不可超越的特性,主要表現在如下幾個方面:

1.在電源轉換效率方面得到提升,傳統的電源轉換效率一般為80%--85%,而AC產品因不需要經過降壓,所以其效率可高達90%以上,大大減少了電路轉換過程中的損失;

2.電源的功率因素方面得到提升,傳統的電源的功率因素一般為0.5—0.6,而AC產品只需一顆簡單的IC,可將功率因素提高到0.97,從另外一個方面來說,供電系統會減少40%-50%供電壓力,減少了線路傳輸過程中的損失;

3.AC產品整個產品設計過程中無需再考慮電源所佔用的空間,在效率及設計靈活性反面也得到提高;

4.AC LED產品的壽命也將由傳統電源產品的15000小時提高至50000小時,電路系統中不存在壽命較短的電解電容。


Acrich 2 Family


AC LED在家用電力上的方便性,不需要像DC LED一樣另外得幫燈具裝上一個交流轉直流的轉換器,不但節省了這顆轉換器的成本,也避免LED光源本身還沒壞,但轉換器卻先壞掉的窘境。交直流轉換器可說是一種隨著時間會老化、壞掉的電子元器件,其壽命比LED光源本身更短,故目前很多LED燈具壞掉,並不是LED光源壽命已盡,而是LED燈具使用的交直流轉換器先壞掉了。AC LED還有一個特性,就是因為其工藝採用交錯的矩陣式排列,是輪流點亮的,在60Hz的交流中會以每秒60次的頻率輪替點亮,也讓AC LED的使用壽命較DC LED長。因此,總結來說,AC驅動LED光源的壽命相當於燈具的使用壽命,相較于傳統DC燈具15000小時的壽命,提高到50000小時以上,因此所節省下來的費用,相當於種植兩顆樹木。

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