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高效率电源:一种降低LED照明成本的新途径

作者:时间:2016-12-05来源:网络

一般来说,电源效率的提高可以通过增加关键开关元件和磁芯元件的复杂度或尺寸(从而增加成本)来实现。许多早期的LED照明电源都采用传统的两级拓扑结构,虽然能提供合理的效率,但成本相对较高。由于认识到LED驱动应用的要求不同于由AC/DC转换器供电的典型设备,设计师们现在发现新一代的单级电源拓扑结构非常适合众多LED照明应用。现在,单级电源可以达到出色的效率水平(介于90%-95%之间),但成本低于传统的两级电源。此外,设计师使用单级电源还可减小占板空间和延长系统使用寿命。

例如,效率更高但产生热量更少的电源可使LED照明设计师降低其散热投资(这部分决定着壳体的成本),特别是降低灯泡颈部的铸件成本。在有些应用设计中,设计师已发现他们可以用成本更低的陶瓷来替换昂贵的铝铸件,或者在更低功率的应用中,可用热固性塑料铸件来替换铝铸件。

成本更低的LED
较低的热辐射还影响到照明灯中唯一最昂贵的元件的选择 - LED。电源效率越高,整个灯具或灯泡的整体发光效率就越高。这样,设计师可以使用效率较低的LED来满足某一项目标流明/瓦规格,从而有助于降低产品成本,甚至为制造商带来更多节省。或者,更高效率的电源和高效率LED相结合,可以开发出体积更小、发光效率更高的产品 – 在竞争日益激烈的市场中,这将是一项重大优势。

更高的效率对设计中的光学元件具有类似的影响。LED灯泡中的光学元件存在两类损耗:光线通过玻璃时产生的传输损耗和与移动到不同折射率(两个空气-玻璃界面)相关的损耗。采用效率更高的电源可同时降低这两种损耗,同时开辟更多设计选项。设计师可以选择使用不太昂贵的LED和相同的光学元件来生成同样的光,或者使用更昂贵的LED和更便宜的光学元件。

效率更高的电源还会影响到生产流程。如今许多的LED灯泡都采用灌封料来改善热量从电源较热元件到壳体低温外围的流动。通常,必须先灌封这种材料,然后进行固化处理 - 这是一个比较耗时的工艺过程。效率更高的电源通过降低热损耗可消除对灌封料的需求,从而省去灌封和固化工艺,这样可减少生产流程中的工艺数。省去塑封料还能极大地简化任何与返工相关的问题。生产周期时间的缩短可直接降低单位成本。

散热的改善还对元件的使用寿命起着至关重要的作用。实际上,所有电子元件都有自己的额定使用寿命,与其工作温度成比例关系。我们通常会发现,额定温度越高,元件就越昂贵。电解电容就是一个很好的例子。它们在LED照明电源中常常用来平滑进入LED的整流波形,以便最小化输出上的纹波。通常,这些器件的额定温度为85°C、95°C、105°C以及更高。一般来说,额定值越高,元件的成本就越高。高效率电源通过降低灯具中的热损耗,允许设计师在其设计中采用额定值更低从而成本也更低的电解电容。

上述任何一种设计策略都对LED照明解决方案的BOM成本有着相对较小的影响。但积少成多,这些小影响会带来大节省。随着LED照明市场竞争的日益激烈,采用效率更高的电源所带来的系统级效益可能很大程度上决定着产品的市场成功。



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