非隔离恒流驱动电源已成主流

摘要：HVLEDs的高电压小电流有效地降低了LED灯板的热量，塑包铝散热器技术使LED灯具内高低电压隔离的复杂技术瞬间简单化，因而，高效率的非隔离恒流驱动电源成为LED照明灯具的主流电源。

室内LED照明产业在2013年得到迅猛发展，今年二季度，LED照明产品生产量突然发生井喷，一时间，LED灯珠、LED驱动电源芯片等关键元器件严重缺货、供不应求，对于需求量的成几倍增长，LED产业链上元器件供应商显然是没有准备，没有足够的库存。特别是LED驱动电源芯片的生产周期从流片、中测、封装、成测需要三个月时间。LED照明第三季度增长在继续中，第四季度还将是持续增长。

2013年是大众照明灯具进入蓝海前的准备之年，由于技术创新，多年来LED照明灯具的高温和散热的死结正在解开，创新的关键技术助推LED照明灯具快速发展。HVLEDs的诞生，采用高电压、小电流来点亮LED灯珠，使LED照明灯具的高温源正在步步降温;高导热塑包铝散热器技术，使LED灯具内高低电压隔离的复杂技术瞬间简单化了。因而，高效率的非隔离恒流驱动电源成为LED照明灯具的主流电源。

HVLEDs解困光源板高温

HVLEDs即高压LED模组，采用多颗LED管芯封装和多颗串联，VF电压在DC35-140V，甚至更高，IF电流在10-60mA;相对于低压LED的VF3.2V，IF150=700mA而言，就是高压LED了。对于LED光源的功率设计而言，可以有高电压、小电流和低电压、大电流二种设计方法，不同的电路设计可以达到相同的功率，但是光源板的发热程度大不一样;LED光源在一个相对小的单位面积里，通过额定电流发光时，产生的热量是巨大的。LED光源在通过额定电流时，大约有30%的电能转换成光能，70%的电能转换成热能，如不能做到快速而有效的散热，热量会很快地聚积在灯具腔体内产生高温，尤其是低电压、大电流的低压LED光源，散热就成了技术瓶颈;HVLEDs采用多芯封装和光源板多颗均布技术，每颗灯珠周边都留有一定的散热空间，加上小电流驱动，本身的发热量甚少，因此，HVLEDs是解困光源灯板高温的有效方法。采用多芯封装HVLEDs和光源板多颗均布技术如图1所示，每颗芯片上的红点是LED工作时的发热标志，从中可见这块光源灯板的均布技术使发热点分散，每颗灯珠间的空间有利于自身散热。

塑包铝散热器隔离技术简单好用

技术创新的高导热塑料包铝散热器在灯具内的使用使隔离技术简单而好用。

塑包铝散热器是一种导热塑料外壳铝芯的散热器。导热塑料与铝散热芯在注塑机上一次成型，适合大批量自动化生产，铝散热芯做埋件，需要预先进行机械加工。LED灯珠的热量通过铝散热芯快速传导给导热塑料，导热塑料利用它的多翼形成空气对流散热，利用它的表面辐射部分热量。塑包铝散热器一般利用导热塑料本来的颜色白色和黑色，黑色塑料的塑包铝散热器的辐射散热效果更好一点(图2)。正是塑包铝散热器简单而好用的解决了LED照明灯具内部的高低电压的隔离。

非隔离恒流驱动电源已成主流

基于HVLEDs光源降低了发热，塑包铝散热器简单地解决了LED灯具内的高低电压隔离。驱动电源的选择就以恒流精度、电源效率、功率因数的补偿(PFC)为主考虑，隔离的开关恒流电源因使用变压器而总体效率一般在70-88%，功率因数补偿小于0.9;非隔离的恒流电源恒流精度可达3-5%，功率因数补偿大于0.9，电源效率大于92%，因此成为LED照明灯具的首选。非隔离的恒流电源有非隔离的开关恒流电源和高压线性恒流电源二种。

1)非隔离开关恒流驱动电源

非隔离开关恒流驱动电源芯片的设计已经高度集成化了，将LED驱动电源需要的功能，如宽电压输入高精度恒流输出、过流保护、过压保护、LED短路和开路保护、CS电阻短路保护、芯片供电欠压保护等必须的功能已集成在其中，功率输出的MOS管和恒流控制都集成在一个芯片上了，应用电路十分简洁，周边零件一般可控制在15个以下，也就是为终端客户有效的控制材料成本和生产成本。

如图3所示使用非隔离的开关恒流源芯片BP2831A设计的5W LED球泡灯电源，输出DC80V、60mA，整个电路应用的元器件连主芯片共计15个，电源效率在AC220V、满载时达92%，电源可过EMC测试。图4是该电源的实物照片，PCB的直径小至Φ18mm。

2)高压线性恒流驱动电源

高压线性恒流驱动电源芯片能在650V高压下工作，它的应用电路是Buck电路，它工作电路中没有变压器、电感器和电解电容器，它可以与LED灯珠、整流桥堆一起表贴在灯板的同一面上，适合于自动化大批量生产。

图5是三段驱动的MT7605高压线性恒流驱动电源。MT7605可以驱动多达三段串联的LED灯串，在输入电压变化时，根据美芯晟科技的专利算法，自动随时间改变接入的LED串数，最大优化了效率，且切换点无需外部设置，简化了系统设计。和单串LED线性驱动相比，在整个交流周期内，增加了LED被点亮的时间，从而提高了LED的利用率并且改善功率因数，使得PFC高达0.99，THD小于15%。采用平均电流技术，使整个灯板的LED灯珠保持亮度一致，在整个点亮过程中始终只有一个高压MOS工作，实现了真真的省电。

图6是用MT7605和HVLEDs设计的9W LED光电引擎，集LED灯珠和整流电桥、高压线性恒流驱动芯片与光源板的同一面，大批量生产十分快捷，真真做到省工省时;组装LED球泡灯、吸顶灯十分方便;LED光电引擎是符合Zhaga、Energy Star、ERP等标准的光电合一模组，消费者可DIY互换。

参考资料
　　新一代光电引擎球泡灯 颜重光 2013-07-18
　　MT7605 新一代高压线性恒流驱动 颜重光 2013-07-10
　　话说室内LED照明灯具的散热器 颜重光 2013-04-12
　　话说室内LED照明的灯具的电源 颜重光 2013-03-20
　　技术创新的LED灯丝球泡灯 颜重光 2013-06-20