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王希天：LED照明产业的难点与对策
  2010-11-5  14:09:49    LED新闻      行业分类:其它    浏览
 

　　他擅长于电源设计，近年来积极投身于LED电源的设计当中，特别是在无电解电容领域有深入的研究。对于当前LED照明产业的难点和对策，王希天也有自己独到的见解。

 
  

　　笔者近日采访了广西大学王希天副教授，他擅长于电源设计，近年来积极投身于LED电源的设计当中，特别是在无电解电容领域有深入的研究。对于当前LED照明产业的难点和对策，王希天也有自己独到的见解。  

　　美国能源之星LED灯泡规范促进产业健康发展  

　　产业中流传谚语：“一流利润在制订标准，二流利润在专利竞争，三流利润在名牌战略，四流利润才是价格大战”。2009年11月公告的《美国能源之星LED灯泡规范》具有里程碑意义。虽然仅仅是在美国市场上购买贴有“美国能源之星认证”标志的LED灯泡，才享受美国政府财政对购买者的补贴，但这是全球LED灯产业界不能不关注的首个LED灯泡规范，甚至将成为今后各国制订本国LED灯泡规范的重要参考。

　　王希天用四句话概括了该标准的核心内容：1)降低功率因素门槛，有利于降低成本，扩大LED灯产销;2)突出小功率LED灯泡直接取代白炽灯的规范;3)明确LED灯泡光效每瓦55流明底线;4)明确25000小时使用后光衰三成为限的底线。  

　　用LED灯泡直接取代白炽灯泡节能意义重大，结合现在国产芯片已达到80lm/W，结合美国能源之星规范，用LED灯泡取代白炽灯泡规格见下表：  

　　王希天特别强调，这只是用国产LED现在每瓦80lm光效统计的结果。国外已经公布有每瓦208流明的新LED产品，白炽灯只有每瓦15-25lm低光效，所以用LED灯取代白炽灯是必然的趋势。  

　　LED产业乱象与隐忧  

　　LED照明高速发展，但乱象丛生，比如灯具寿命并没有人们想象中的三万小时。王希天认为必须从以下几个方面解决产业所面临的问题：  

　　1.购买光效较高的LED单元，注意用60℃高温下测出的LED电压和电流数据来筛选。选出电流一致的LED才适合于串联，选出电压一致的LED才适合于关联。目前民间作坊式的LED灯厂，如果做到LED购进后的60℃高温筛选，才可以有信心往下一道工序推进，否则会引发许多质量问题。  

　　2.小功率LED灯，一串LED就可以了，需用恒流电源供电;而中、大功率LED灯需多串LED分别恒流供电，这就比较复杂了;还有既串又并的方格网络结构的LED方阵，必须既恒流又稳压供电才好。 

　　3.LED灯的死敌是高温，LED单元的伏安特性在不同的温度是有相当差异的。所以除了在60℃条件下筛选LED分别用于LED串联和并联之外，还需要有温度监测与补偿，才可以用散热措施控制LED灯泡的温升尽量小。LED温度愈高则光效愈低，光效与温度成反比;LED温度愈高则光衰愈大，寿命与温度成反比。不夸张的说，谁掌握了LED灯泡散热的性价比、优秀结构，谁就拿到了优势LED灯产业的信心保证。LED灯电源适配器中，注意电解电容这个对温度敏感的器件：民品电解电容标志85℃;工业品电解电容温度标志105℃;专业级产品电解电容标志温度125℃以上。一分钱一分货，高可靠性需从购买电解电容开始小心注意了。 

　　4.LED灯具是科学与艺术的结合，包括灯光“照度”(勒克斯为单位，例如走廊灯下15勒克斯就可以了，书桌和教堂桌面需有60勒克斯以上才满意)。还有“色温”的“显色性”及是否需要调光等等光学的要求，满足眼睛和心理需要。为了上述目的，LED灯具本身需有电力电子学和热力学方面的考量，而整体而言，又有成本限制和体积要求限制等等。所以说，LED产业入门容易，门槛不高，易发生一哄而上，碰到上述艺术学、光学、电学、热力学具体问题时，又将有多道沟坎，一次一次洗牌。  

　　现今LED灯泡订单往往要求功率因数超过0.9，王希天不赞同这种要求。荧光灯电子镇流器广泛使用，形成的社会共识：功率因数愈高愈好。但为了提高功率因数不得不提升成本，这对产销均不利。再说，荧光灯是低气压电弧放电灯，是负电阻特性的光源，对电源环保(谐波问题)、EMC问题十分突出。然而LED是正电阻特性的光源，LED灯本身不存在EMC问题，仅仅是为LED服务的恒流适配电源。如用开关电源，才发生EMC问题。美国电网普遍有在线的谐波补偿装置，所以对5W或小于5W的LED灯泡没有PF的要求，就算超过5W的LED灯泡，也降低门槛只要求达到0.7或以上就可以了。不必加入有源功率同数补偿APFC开关电源(那会引发EMC问题)，对生产成本降低十分有利。这才是促进LED灯泡产销两旺的规范宗旨。 

　　“无电解电容方案”大有可为 

　　现在单只LED出厂说明书，除了标注光效每瓦流明指标之外，还有很诱人的长寿命，光衰万分之三十之前有数万到十多万小时的长寿命。但实际上有的LED灯运行没几天就不亮了，有的LED路灯在一阵雷雨之后，全线路灯都不亮了。王希天强调电源可靠性非常重要，可用“木桶原理”进行说明。电解电容是可靠性最短的木条!如果要提高LED灯泡的可靠性，必须痛下决心抽掉最不可靠的短板，这就是当前LED灯产业界普遍渴望“无电解电容的LED电源适配器”技术支持的原因。 

　　王希天表示，最近注意到韩国首尔半导体宣传推出一种“交流LED”，据说是不用电解电容的，可惜至今未拿到样品，无法证明是否真的无电解电容。另外，不少IC公司推出一个IC伺候数只功率不太大的LED方案，也不需任何元件，自然不需要电解电容了。还有一些企业正在努力攻关中、大功率LED灯电源适配器，也宣称不用电解电容，正接受大批量订单。

　　纵电力电子学而言，电解电容只不过是贮存峰值电荷，以备随后短时放出贮存电荷的。于是联想到电感也可以贮能，中国核聚变设备需贮存非常大的能量，同时运用了“超导电感贮能”为主，“电容贮能”为辅的搭配。电力电子学的两种基础方案，即升压有优异效果的“波斯特”(Boost)和降压有优势的“巴克”(BUCK)，都以高频电感为贮能核心，辅以电解电容作平滑纹波。王希天认为如果用电力电子学技术手段可以实现足够小的纹波，那么不用电解电容来平滑纹波是可望可及的事了。

　　限于各企业的专利，王希天眼中的“无电解电容”高可靠性LED电源适配器的方案如下：  

　　(1)多相整流输出直流包络线为低纹波且不过零的方案。 

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