欧司朗已经发布首款亮度超过50W卤素灯的LED产品,传统光源与LED光效对比,如图1-1所示[1]。传统光源与LED的光效对比
国内早在2003年就成立了跨部委的国家半导体照明协调领导小组,启动了“国家半导体照明工程”。国家“863计划”对有关企业及研究机构还投入了相应的资金,以支持相关的基础研究和技术研发,并建立了上海、深圳、大连、厦门和南昌等五个半导体照明产业化基地,启动了一批示范推广工程,即在广州、东莞、佛山、中山、肇庆、汕头等市建设总里程1500公里左右,规模约10万盏的LED路灯示范推广工程。目前以每个LED路灯3000多元的价格计算,10万个LED路灯有3亿元的销售市场,加上芯片、支架等相关产业,可以拉动25亿元产值。随着我国政府相继出台的政策措施,有力地推动了LED产业的发展。91914
国外LED照明技术的发展速度要超过国内。在全球能源紧缺,气候变暖和经济危机的情况下,大力发展LED照明产业以成为各国政府的共识。据美国能源部(DOE)统计,美国22%的电能用于照明。DOE声称在今后20年中,LED照明将在美国得到快速普及,可以减少62%的照明电能的需求。另外,它能消除2。58亿吨的二氧化碳排放量,少建133座新的电厂。采用LED照明能使财政节减1150多亿美元,以德国欧司朗,日本日亚公司,美国通用公司为代表的国外公司已经垄断了功率LED发光芯片的生产和封装等技术并推出LED照明设备。在LED恒流驱动开关电源技术上,国外也发展迅速,如日本松下电工已经开始生产“袖珍型LED照明灯”,该产品包括筒灯和聚光灯,其驱动电源做在灯头内,可直接用于220V市电,每套售价在100万~200万日元之间,光源寿命达4万小时。
2、国内外技术现状
从LED恒流驱动开关电源的供电方式上,可以分为AC-DC和DC-DC两类,AC-DC由110VAC或220VAC供电,用于便捷式设备,如手电筒、汽车刹车灯、手机、随声听等。
AC-DC驱动器有工变压器降压、电容降压、Buck变换器降压和有变压器的开关电源几种方案。DC-DC驱动器有电容型(电荷泵)和电感型(Buck型降压和Boost升压)两类。工频变压器降压和电容降压方案都需要较大体积,同时需要限流电阻实现恒流的功能,恒流效果较差,现在使用较少[3]。电荷泵电路[4][5]。外部电容通过开关管阵列、比较器、逻辑电路、振荡器等电路实现电压变换,电荷泵电路可以组成降压式或升压式结构。如图1-2所示。左图为1/2倍降压电路,当开关如图中所示状态时,Vin向C1和Cout充电;反之,Vin通过S4断开,C1和Cout并联向输出端供电,当开关工作在高频状态时,Cout0。5Vin。右图为2倍升压电路,当开关如图中所示状态时,Vin通过和S2对充电;反之,和串联向输出端供电并向充电,当开关工作在高频状态时Cout2Vin。电荷泵升压和降压电路
目前,采用电荷泵电路的LED驱动芯片有数十种。如LinearTechnology的LTC3202[6]系列,MAXIM公司的MAX1912[7]系列,国家半导体公司LM3354系列。