LED照明新产品与新技术 徐灼辉 2012.9.28

新型半导体(LED)照明 ——引领照明领域的第三次革命 高效 节能 环保

报告内容 一 行业近况 二 新技术发展 三 LED新应用、新灯具 四 驱动电路设计新思路

一 行业近况

政府支持强有力 由于节能灯的汞污染被媒体大肆渲染，再加荧光粉价格的暴涨，而另一边的LED则受到国家用地方政策的力挺，在这样的大背景下，传统照明企业要继续生存，转战LED领域是唯一的选择。 政府除了直接补贴，还出台了支持政策，如<半导体照明科技发展“十二五”专项规划>，提出到2015年LED照明产业规模达到5000亿元，LED照明产品与通用照明的30%，重点建设50个“十城万盏”试点示范城市。

政府支持强有力 7月中国电子进出口公司受财政部等三部门委托，对2012-2013年度半导体照明产品财政补贴推广项目展开国内公开招标。 产品涉及LED路灯、隧道灯、筒灯、反射型自镇流LED灯，招标所涉及到的财政补贴将达到10亿元，行内普遍认为，此次招标将带动商业、工业、家居在内的整个通用照明市场的启动。

联盟组织 <中国半导体照明/LED产业与应用联盟> 2012年1月6日在北京召开成立大会，联盟由国内156家行业企业、行业协会、标准化组织、检测机构等单位共同发起。 联盟成立后，主要工作是标准检测、知识产权、联合创新、产业链协调、合作交流五个工作推进组的建设。工作组主旨在推进半导体照明/LED产业标准化工作。

联盟组织----- Zhaga Zhaga是一个全球照明产业相互合作的国际联盟，旨在实现不同制造商生产的LED光源可以互换。

联盟组织----TALQ联盟 为创建一个全球公认的户外照明网络管理软件接口，促进照明行业更加规范化，2012年6月20日，全球发起了一个由照明行业企业组建TALQ联盟正式宣布成立。TALQ联盟的创始者和参与者包括HarvardEngineering、勤上光电(Kingsun)、飞利浦(Philips)、Schréder、Streetlight.Vision，和奥德堡(Thorn/Zumtobel)。 当前户外照明市场正呈现出以下趋势：LED灯具日益流行普及;推行更加高效的城市运营管理;关于减少能源消耗和二氧化碳排放量的社会和立法压力日益增加;以及照明更加走向“城市美化”之路。鉴于这样的趋势，户外照明市场正从“传统”向“智能”照明网络转换。除了传统照明提供的功能外，这些新网络也同时提供其他多样化的功能，如远程监控、智能资产管理、智能调光和场景设置，以及对能源消耗进行智能测量等。

标准编制 现在灯泡、日光灯、路灯等等灯具的CCC认证标准还没有出台。 国家、省、市、地方LED联盟的产品标准和技术规程不停地出台。 企业积极参加标准的制订工作，希望能动用标准手段争取市场的话语权。 标准制定有利于规范市场，推进产业发展。

欧盟能效指数----技术壁垒 广东省质监局连续收到欧盟、美国、智利等国家关于提高LED灯具进口门槛TBT(技术性贸易壁垒协议)通报。 近日，欧盟委员会发布了第G/TBT/N/EU/35号通报，通报授权条例草案法定了电灯和灯具能源标签请求。该通报法度请求只有能效指数达到0.2以下的定向LED灯和定向荧光灯才干进入欧盟市场。该法度将于2013年9月1日开始实行。

欧盟能效指数----技术壁垒 该通报法度请求只有能效指数达到0.2以下的定向LED灯和定向萤光灯才干进入欧盟市场。 按能效指数EEI=0.2，代入公式算，LED球泡灯光效必要达到以下程度才干适合请求： 1、替代40瓦白炽灯通量等于600lm的led球泡灯，光效必要大于64.76 lm/W 2、替代60瓦白炽灯光通量等于900lm的LED球泡灯，光效必要大于70.21 lm/W 3、光通量大于1300lm的灯具，不论电源是内置还是外置，光效必要大于74.92 lm/W 主要问题： 1.光通量30lm-1300lm时候，光通量越高，对发光效率的请求越高。 2.光通量大于等于1300lm，不论光通量多少，发光效率请求大于固定值74.92lm/W，即要达到75lm/w以上的发光效率。 3.对led灯具，外置电源和内置电源描述不清楚，球泡灯一般都是内置电源，而灯管即可做外置电源也可做内置电源，如果是外置电源，如何计算没有说清楚

二 新技术发展

LED光源模组化设计 路灯—LED光源模组化 优点:生产组装/维护方便 改善热岛问题

集中直流供电技术 众所周知LED路灯电源容易损坏,原因是开关电源的可靠性没有传统钠灯的镇流电感器可靠. 采用直流供电系统是一个颠覆性的解决方案.将每个灯具的AC-DC功能部分电路分离出来集中到一台大功率的AC-DC电源上,每个灯具上只保留LED的恒流驱动和控制电路. 集中供电的大功率AC-DC电源采用备份设计.可靠性进一步加强.

集中直流供电技术 交流电网 大功率AC-DC电源 DC电压供电线路

新半导体元件 新一代功率半导体崭露头角，实现高效率，小型化，可达到电能损失可降低50%。 SiC（碳化硅） 高速开关运作，快速恢复，可以用到更小的电感和电容，实际驱动电源小型化 高耐热性，达到200度，可以省去或减少散热器体积，减小成本。 正向电压正温度系数，对于并联有好处，电流容易均衡。

新元件 —-- 超级电容 超级电容,又叫双电层电容器、法拉电容，一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的储能装置. 优点: 1.充电快,10分钟内充满 VS 电池要几个小时 2.循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1~50万次，没有“记忆效应”,长期使用免维护； VS 电池寿命仅几百个循环。 3.功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG，相当于电池的5~10倍； 4.充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高。和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响； 电容量与电池的容量的换算: 电瓶（蓄电池）12伏14安时的放电量=14*3600/12=4200 法拉(F) 其中 1法拉是电容存储1库仑电量时，两极板间电势差是1伏特1F=1C/1V 1库仑是1A电流在1s内输运的电量，即1C=1A·S。 1库仑=1安培·秒 1法拉=1安培·秒/伏特

新元件 —-- 超级电容 使用特点: 由于工艺原因，单极超级电容器的额定工作电压一般在2.8V左右，所以大多情况下必须串联使用，由于串联回路每个单体容量很难保证100%相同，也很难保证每个单体漏电也相同，这样就会导致串联回路的每个单体充电电压不同，可能会导致电容器过压损坏，因此，超级电容器串联必须附加均压电路，也是超级电容使用最需要注意的问题。

远程荧光片技术

远程荧光片技术 远程荧光粉是指聚碳酸酯（PC）和荧光粉的复合材料 灯具设计 = 蓝光LED + 荧光片 远程荧光粉的特色和优点  1、330度全方向光分布 2、均匀投  3、散射投光，保证无眩光 4、极高的光学效率，不会损失光通量   5、达到或超过能源之星的光学设计标准、要求   6、显色指数高达90   7、色容差SDCM仅为3   8、环境适应性好   9、流线型设计   10、高达1600lm的光通量，可取代传统100W白炽灯   11、可提供多个功率、色温、显色指数选项  

超高效LED

7月3日，国际著名LED专业企业–首尔半导体公布了一款LED新产品‘nPola’ ，该产品采用了即将引领新一代照明市场的核心技术。 当天公开的新产品是首尔半导体开发了10多年拥有专利技术的产品，其特点是采用非极性（non-polar）技术，大大提高发光效率，相较于目前的LED，在相同面积上的亮度高出5倍。 目前批量生产的LED发光效率是100流明左右，而此次首尔半导体公开的‘nPola’产品达到500流明，是目前产品的5倍。简单来说，在制作替代60W家庭用灯泡的LED灯泡时一般使用10~20个LED，但采用‘nPola’时，只需1~2个LED就能达到相同的亮度。

三 LED新应用、新灯具

医疗灯

医疗灯 国内LED医疗无影灯企业不足10家 特点：无红外线光谱，受照体温升低，这点非常重要。 功能：光斑大小可控，亮度可调

医疗灯 光质好。白光LED 具有区别于普通手术用无影灯光源的色品特点， 可以增加血液与人体其他组织、脏器的色差， 使得手术中医生的视觉更加清晰， 在流淌、渗透的血液中人体的各个组织、脏器更容易被区分出来，这是普通手术用无影灯所不具备的。 亮度无级调节,采用数字方式无级调控LED 的亮度.无频闪。因为LED 无影灯为纯直流供电， 无频闪， 不易使眼睛产生疲劳感. 我们推荐采用模拟直流大小来调光，不希望用PWM方式调光，以减少电感元件的噪声和可能引起的频闪问题。

植物照明灯

植物照明灯 按植物生长所需的特征波长（红光和蓝光为主）和照度设计的植物照明灯具，可以加快植物的生长，增加产量，提高产品质量。 可用于多层栽培和立体种植，适用于农业和花卉种植。 LED光源比其它光源更有效转化成光全作用。

四 驱动电路设计新思路

灵活设计思路 1.传统恒压IC做恒流驱动方案 优点: 1.可选材料多,容易达到功能目标. 2.供货有保证，价格比专用IC有优势。

灵活设计思路 2.传统恒压电源模块做恒流 优点:电源模块质量成熟

分区分段投入的LED驱动方法 特点： 1.非开关电源原理，采用模拟恒流设计。 2.总的LED串联电压要接近电压的峰值电压，这样效率才会高。 缺点： 1.用单芯片的LED串联数量太多，不适合灯泡设计。 2.高压LED配套较少

分区分段投入的LED驱动方法 采用高压LED芯片设计的一个灯泡，LED和驱动IC/整流桥同在一个PCB板上，生产很简单。

微处理器MCU的新应用 瑞萨的电源驱动方案 一台电源只用一个MCU IC,代替电源控制IC，节省运放比较器，电压基准。 所有功能用软件实现，比硬件方式实现有非常大的灵活性，调试方便。 电源具有智能性，实现多功能和保护。

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