日前,国家工业和信息化部半导体照明技术标准工作组2011年度成员大会于北京召开,在数位专家及各成员的多方面严格审核下,大会正式批准九洲光电成为中国半导体照明技术标准工作组的成员单位。这意味着九洲光电将全面参与中国半导体照明标准的制定工作,同时这也凸显了九洲光电在中国LED半导体照明行业技术上的引导性和权威性!  大会上,九洲光电董事长&总经理谢拥军先生详细介绍了九洲光电目前的规模和产业发展情况,为各参会成员重点展示了多项九洲光电的核心专利技术与相应的优秀项目成果;半导体照明技术标准工作组对九洲光电的自主创新能力给予高度评价,对其雄厚的研发实力、严密的科研体系表示赞许与欣喜,并就吸纳九洲光电进入半导体照明技术标准工作组做出决定,以进一步强化国家半导体照明技术标准的普遍性和权威性。  谢总表示,九洲光电成为国家半导体照明技术标准工作组的正式成员,这使得九洲光电在半导体照明技术的研发与探索上进入了一个全新的阶段。在这个新的起点上,九洲光电将对国家半导体照明技术标准工作组提出的问题予以认真研究与探索,按照工作组的建议标准完善我国的半导体照明技术标准,同时以更加积极的姿态不断拓展和深化各标准在市场上的应用,为中国半导体照明技术的发展做出贡献。编辑:妮子

如今大多数灯具和灯源采用标准A19规格的灯泡,现在这类灯具已有了LED版本,不过价格高昂。例如,相当于40W或60W普通灯泡亮度的LED球泡灯,其零售价分别为
20美元和40美元。有些LED灯是可调光的,有些不可调;还有些只有特定LED灯的几个调光档。在通常3、4个小时使用条件下,这些LED灯泡都声称具有25,000到50,000小时的预期寿命。如果恰当并节省地使用,这些LED灯泡有可能比使用者还长寿。但是,LED灯泡为何如此昂贵?它们真是物有所值吗?  在元器件分析公司MuAnalysis寻找科学答案的过程中,我们共拆解了五款A19
LED球泡灯:其中1款是飞利浦的产品(12.5W/800流明),相当于60W的普通灯泡;另外4款分别来自Feit、GE、Pharox和Sylvania
的产品,等效于40W普通灯泡。通过拆解这5款灯泡,我们发现了不少问题。  每款LED灯泡都采用了特别的封装设计,与钨丝和CFL灯泡的热缩覆膜包装不同,这些LED球泡灯炫酷的包装增加了整体成本。显然,这些灯泡尚未把身段屈就为普通商品;它们价格高昂,而且这种势头预计还将继续。  不过,在目前电子产品价格不断急速下滑的大环境下,长使用寿命已不再是人们关注的唯一重点。那么,为何一款灯泡产品竟比一部低价位数码相机还昂贵?  对于像灯泡这类简单的商品来说,外观绝对是个卖点。我们所拆解研究的每一款LED灯泡的外观都标新立异。例如,GE的灯泡采用陶瓷的灯颈和衬翼,而且带一个玻璃茎座,这就比采用塑料和金属的产品成本高。  所有球泡灯的灯颈部都装有一个小印刷电路板,大体积的电解电容和变压器??是板上不可或缺的主角。LED可靠性系数已有极大提升;不过,在高热的工作条件下,电解电容的使用寿命能有多长?  可调光灯泡采用了英飞凌或意法半导体的功率晶体管。在这些灯具中,我们没有发现碳化硅技术。  每盏灯使用的LED驱动IC都不同。Pharox使用了四颗IC、40个电阻和16个电容,外加变压器和多个二极管。这一切都是为了对一款等效于40W的LED灯泡进行调光,当然只是在某些情况下,当你的旧调光器可能不兼容时,才需要买一个新调光器。  飞利浦使用了一种微细荧光粉,依赖于灯泡包封材料进行波长变换。在不止一款灯具中使用了镥氧化物作为荧光媒介。过去几年,我们留意过许多种LED灯泡,但一直没见过用镥元素的。其中有采用诸如钡和铈掺杂YAG(钇铝石榴石)等更传统荧光粉的,也有采用其它稀土元素的,例如铕和锶。  令人惊讶的是,上述LED灯泡都使用蓝色氮化镓LED,没有采用RGB
LED的。在Pharox的产品中,有红色LED并配以透镜,但在灯泡点亮时,这些红色LED并不工作。显然,这些红色LED并非用于色彩平衡。也许,仅当灯泡要坏时,灯泡才变为红色;或是用于指示灯泡的接线有误。  飞利浦使用了许多自家的LUXEON
Rebel
LED,它们采用模块化配置,以便更换坏掉的模块。我们预计Sylvania会使用欧司朗的LED(也许是其Dragon系列),但情况并非如此。其中两款灯泡用的是科锐(Cree)的LED管芯。  相当于40W普通灯泡的LED球泡灯的发光面积从4mm2
到12mm2不等,而功耗在6W到9W之间。其中一些灯泡含有4个LED管芯;另一些则有48个。考虑到一款灯泡由数十个单个LED组成,那么在什么条件下,可以认为灯泡已经“寿终正寝”?在花哨的、写满警告语、免责声明和保证标识的包装上,找不到这款灯泡产品的使用期限。LED灯泡“寿终正寝”时会伴随耀眼闪光吗?或是直到“牺牲”前的最后1秒,它仍会一如既往地工作?是否会有灯光变暗,以致用户决定要更换灯泡的时刻?  问题很多,但我们还没有回答本文开头的问题:A19
LED球泡灯为何如此昂贵?在50lm/W ~60lm/W情况下,LED球泡灯与40W
CFL的光效相当,而CFL的光效通常是560lm/10W;售价几美元的CFL灯泡可以使用8年。而1个LED球泡灯所节省的电能,相当于在未来25年内购买2或3个CFL灯泡。幸运的是,CFL灯泡有2个或4个一组的包装。  无论灯泡的使用寿命多长,它们都只是一种商品。我还没有看到一款CFL能达到其所标称的寿命。通常,CFL灯泡的“软肋”是其颈部的电子电路;对LED球泡灯来说,情况也应大致如此。  不过,对于CFL,我们以能耗为代价避免了汞污染。而LED球泡灯具有双重吸引力:其一它没有预热时间,可以立即点亮;其二它不含汞,LED所用的稀土元素毒性很低,而且所用的稀土元素的量也极少。  随着时间推移,LED球泡灯的价格会逐步下降,它将成为CFL更清洁、更安全的替代品,并且可预期有着更长的使用寿命。此外,我们还可以期待LED球泡灯的各种新功能;就这些而言,LED球泡灯的潜力无限。编辑:妮子

白光LED通常由一个恒定直流电流源驱动,以保持恒定的亮度。在采用单颗锂离子电池供电的可携式应用中,白光LED以及电流源上的电压降之总和可以比电池电压高或低,这意味着白光LED某些时候需要对电池电压进行升压。完成这样应用的最好办法是使用升压DC-DC转换器,这种方法大大地优化效率,但代价是成本和PCB面积增加。另外一种提升电池电压的方法是使用电荷帮浦,也称为开关电容转换器。本文将详细地分析这种组件的工作原理。  电荷帮浦的基本原理  电容是存储电荷或电能,并按预先确定的速度和时间放电的装置。如果一个理想的电容以理想的电压源VG进行充电(见图1a),将依据Dirac电流脉波函数立即存储电荷(图1b)。存储的总电荷数量按以下方式计算︰
Q =
CVG  实际的电容具有等效串联阻抗(ESR)和等效串联电感(ESL),两者都不会影响到电容存储电能的能力。然而,它们对开关电容电压转换器的整体转换效率有很大的影响。实际电容充电的等效电路如图1c所示,其中RSW是开关的电阻。充电电流路径具有串行电感,透过适当的组件布局设计可以降低这个串行电感。  一旦电路被加电,将产生指数特性的瞬态条件,直到达到一个稳态条件为止。电容的寄生效应限制峰值充电电流,并增加电荷转移时间。因此电容的电荷累积不能立即完成,这意味着电容两端的初始电压变化为零。电荷帮浦就利用了这种电容特性,如图2a所示。  电压变换在两个阶段内实现。在第一个阶段期间,开关S1和S2关闭,而开关S3和S4打开,充电到输入电压:  VC1+
VC1- = VC1+ = VIN  VC1+ ─ VC1- = VOUT ─ VIN = VIN →VOUT =
2VIN  在第二个阶段,开关S3和S4关闭,而S1和S2打开。因为电容两端的电压降不能立即改变,输出电压突变到输入电压值的两倍︰使用这种方法可以实现电压的倍压。开关讯号的工作周期通常为50%,这通常能产生最佳的电荷转移效率。以下让我们更详细地了解电荷转移过程以及开关电容转换器寄生效应如何影响其工作。  图2b中显示了开关电容电压倍压器的稳态电流和电压波形。根据功率守恒的原理,平均的输入电流是输出电流的两倍。在第一阶段,充电电流流入到C1。该充电电流的初始值决定于电容C1两端的初始电压、C1的ESR以及开关的电阻。在C1充电后,充电电流呈指数级地降低。充电时间常数是开关周期的几倍,更小的充电时间常数将导致峰值电流增加。在这个时间内,输出电容C
hold提供负载电流线性放电的电量,放电量等于︰  在第二阶段,C1+连接到输出,放电电流(电流大小与前面的充电电流相同)透过C1流到负载。在这个阶段,输出电容电流的变化大约为2IOUT。尽管这个电流变化应该能产生一个输出电压变化为2
Iout ESR C
hold,使用低ESR的陶瓷电容使得这种变化可以忽略不计。此时,CHOLD按下面的电量线性电位充电︰如此一来,电荷帮浦的输出电压可以用以下的等式模仿︰  VOUT
= 2VIN ─ Iout
Rout  总之,因为陶瓷电容低的ESR以及高的开关频率,输出涟波以及输出电压降取决于开关电阻。利用更多的开关和电容可以实现附加的电压转换。图3展示了使用电容的这个特性的电路。同样的,电压转换在两个阶段内完成。在第一个阶段,开关S1到S3关闭,而开关S4到S8打开。因此C1和C2并联,假设C1等于C2,输出电容CHOLD提供输出负载电流。随着这个电容的放电,输出电压降低到期望的输出电压以下,第二个阶段是被激活来将输出电压增高到这个值以上。在第二阶段,C1和C2并联,连接在VIN和VOUT之间。开关S4到S7关闭,而S1到S3和S8打开。因为电容两端的电压降并不能突变,输出电压跳变到输入电压值的1.5倍︰  电压升压是透过以下的模式完成︰透过关闭S8并保持S1到S7打开,电压转换可以获得1倍的增益。  脉波频率调制(PFM)方案  图4种介绍了一种简化的PFM调压方案,该方案利用许多个增益。下调的输出电压透过PUMP/SKIP比较器与1.2V的电压基准比较。PUMP/SKIP比较器输出电压在启动时线性上升,提供软启动功能。当输出电压超过期望的极限,组件不会开启,消耗的电源电流将很小。在这种空闲状态的期间,输出电容提供输出负载电流。随着这个电容不断放电以及输出电压降低到期望的输出电压以下,电荷帮浦被激活直到输出电压再次达到高于这个值。  在轻负载下,PFM调节架构的主要优势是很明显的。通常透过输出电容提供负载电能。电源电流非常低,输出电容只需要偶尔透过电荷帮浦进行再次充电。  总之,调压电荷帮浦在一个宽的输入范围内不能维持高的效率,因为输入-输出电流比根据基本的电压转换进行调节,任何比输入电压乘以电荷帮浦增益所得的值更低的输出电压将导致转换器内额外的功耗,并且效率会成比例地降低。  转换器根据输入/输出比例改变增益的能力允许在整个输入电压范围内完成最优秀的效率。理想的情况是,增益应该是线性式变化。现实中,给予固定的电容和开关数量,只可能达到有限的增益配置。  在图4中,输入电压被调节,并被馈入到三个比较器的正向结点。比较器的所有反向结点连接到输出电压。根据输入-输出电压比,比较器的输出提供带有一个3位字的增益控制电路,增益控制电路用于选择最小的增益G,这样就可以获得期望的电压转换。然而,在白光LED应用中,选择正确的增益G不仅仅根据输入和输出电压。  高整合度电荷帮浦双显LED驱动器  以NS的LM27965电荷帮浦双显LED驱动器为例,D1A-5A或D1B-D3B输出可以连接在一起以较高的电流来驱动一个或两个LED。在这样的配置中,所有的五个并行电流输出可以驱动一个LED。应该选择设定用于D1A-5A的LED电流,这样可以设定每个输出电流为期望的总LED电流的20%。例如,如果60mA是期望中的单LED驱动电流,应该选择合适的RSET,这样透过每个电流吸收端的输入电流为12mA。可提供的二极管输出电流、最大的二极管电压以及电气参数表中提供的所有其它参数与标准的5-LED应用电路相同。  在较高的输入电压条件下,LM27965工作在直通模式(Pass-Mode),允许输出电压跟踪输入电压。随着输入电压不断降低,Dxx管脚上的电压也会下降(VDXX
= VPOUT
VLEDx)。一旦任何已激活的Dxx管脚达到接近175mV的电压时,电压帮浦将切换到3/2x的增益。这种切换确保不会因为在LED两端没有足够的电压余量而影响到流过LED的电流。第一组和第二组输出在每个Dxx管脚上利用了片上的LED正向电压检测功能以优化电荷帮浦增益,实现最大的效率。由于检测电路的特性,因此如果在正常操作期间将使用到任何一个LED组,不建议将任何DxA
(D1A-D4A)或DxB
(D1B-D2B)的管脚悬空。如果将DxA和/或DxB的管脚悬空,将会在整个VIN范围内迫使电荷帮浦进入3/2x模式。  如果D5A未使用,建议将驱动器管脚接地,并将通用缓存器的EN5A位设置为0以确保正确的增益转换。使用通用缓存器,D3B驱动器可以在工作中完全地开或关闭。激活二极管监测电路并禁止驱动器。如果D3B没有使用,建议将驱动器管脚接地,通用缓存器的EN3B位设置为0确保正确的增益转换。  结论  使用开关电容比基于电感的开关方法具有某些优势,其中一个明显的优势就是消除了电感以及相关的电磁设计问题。开关电容转换器通常具有相对低的噪音和最小的辐射EMI。此外,应用电路很简单,只需要几个小电容。因为在没有电感的情况下,最后的PCB组件高度通常比同等的开关转换器更小。编辑:妮子

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