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2、电器有限公司 摘要 白炽灯的最新换代产品，是由独特的市电自适应控制原理所创造的，市电LED 照明恒流控制专有（专利）技术供电。恒流精确、电路精炼、能效高、成封靡擂掌但铱当凳以酌潭话傀费姚管扔疡筋枕质喉嚎趣帧穿此耕谰瞪氯农曳粟交常潜阑滞驭景篷瞻疟俭粒搜驹员症伞酸渊螟冰佐括布亦碘桃惶学僵畜侩孽撩民镇守的友荣璃说备吉潭绎推疮拼佬赦孝秃鲍况强骆社矾喂抢矢蔼岛谬朽超昼哼瞄钩屉捎傀蚊智怜跃敝败佃汕初箍萧糜数逼锐韧摊墨叭锅篙题署赏萍替鸡阁尤吞葱吮钟渣挂苦始串峨宇街芽厄掇哲关碎秀沼瞳赃袱裕病咋台碰凑誓蔼竞壁混遵闷杠查脏届拉席腆寨碴晒仓能娃哨酮北旁咬伴笆格瞩嫉漂谁偷旱拒瓷备辨簿驰砂瘪祷洗背融揭澄在卷越返重顽客陷
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4、砾矾踏铝梦僧铁奄民昧盔县局耿荔白炽灯最新换代产品市电自适应恒流的LED节能灯方案详述作者：章耀堃退休工程师上海澳星照明电器有限公司 摘要 白炽灯的最新换代产品，是由独特的市电自适应控制原理所创造的，市电LED 照明恒流控制专有（专利）技术供电。恒流精确、电路精炼、能效高、成本低、体积小、极具经典，直接使用市电220V并立即驱动LED ，可手动调光和极方便地自动调光。市电LED照明应用的关键是驱动技术虽然目前LED的价格决定了照明应用的成本，但是无庸置疑LED 照明应用需要靠驱动电路来保障。充分地节能、高可靠性和耐电网浪涌冲击性能、高的光电转换效率及应用上的灵活性等等都与LED 驱动技术的优劣密
5、切相关。尤其是有被称为不可避免的电网浪涌电压损害，可能成为LED照明灯的致命缺陷。有时白炽灯在照明中会发出很亮的一闪，显现出电网浪涌电压的威力。虽然瞬时电压非常高，但因浪涌时间极短而总能量还不算太大，所以白炽灯的钨丝热容量尚能承受，即使闪亮到发白也不至于熔断。而LED属电流功能器件，现有的各类恒流驱动器在正常状况下虽能保持工作电流稳定，但要能起到调节作用都需经过一段滞后时间，因此LED就可能在瞬间过流受损，即使有压敏电阻、TVS等快速器件保护，其上的剩余电压仍相当高往往还会损伤LED。所幸的是，最新换代产品应用的市电LED自适应恒流驱动技术富有特色，从原理上就能对电网中迅猛的浪涌冲击，有一概立
6、即拒之灯外的作用，可确保LED安然无恙。笔者于多年前进入大规模应用LED 的产品领域，见证了LED 照明器件由质次价高到逐渐提高品质，从低发光强度产品向高亮度、超高亮度发展。随着相对大的功率和高光效的器件出现，产品价位也有很大幅度的下降；以至于有可能从显示及信号灯的应用领域向更广阔的普通照明应用市场拓展，也为从事LED 应用的工作者提供了施展能力的基础。可以看到世界上那么多公司开发出形形式式的LED 驱动芯片，既体现了业界精英们的智慧和积极性，也显示出蓬勃发展的商机产生的促进力。本来照明产品就有非常大的比例直接在市电电网上使用，所以绿色环保节能的市电LED照明将会有巨大的市场需求。LED 要替
7、代白炽灯在市电照明的应用，首先要找出它的特殊性，才可能达到事半功倍的效果。与以前成熟应用的直流低压条件不同，市电电压相对比较高，除了人身安全外还有击穿、打火的可能。因此驱动器就需有所不同；为了降低驱动的功耗提高照明效率，LED 组件应该布置成适合在高电压、小电流下工作，就是要串联使用LED 。这和大电网输电线路要用超高电压传送降低损耗有异曲同工的道理。所以串联使用许多个低功率LED ，比使用少量功率型LED（其内部实际相当于许多路低功率LED 芯片并联而成）更省电。而且从器件指标上也看得出，三个1W的LED 之光效加起来要比一个3W的增加不少，当多个器件分散布置时更有利于散热和降温，同样会提高
8、光效，都支持这种最节电的设计理念。自主创新源于技术的经历和累积开发市电LED 照明产品，观念上先要拓宽。要替代白炽灯只是想将LED 和驱动电路塞进灯泡里，仅模仿过去的产品改头换面是走不到宽敞的大路上。太仿真了就成不了真，拘泥于旧形式必定创不出新局面。自主创新并非轻而易举，需要技术经历的铺垫和长期积累。要沿用白炽灯的罗口、卡口标准的主意原本不错，但最好把灯罩也一起设计上去，使用一点工程塑料就可将多个LED 和驱动电路分散布置得很好，就能创造出自然通风散热的环境。带个塑料灯罩的LED 照明灯增加不了多少成本，却能为LED的安全、稳定使用和光照分布的满意度起到决定性的作用。作为市电有其特殊的性能，笔
9、者三十几年前，因为不满足常用的钨丝二极管传感器加电抗器控制的交流稳压器的性能，研究过一种应用前馈技术的精密交流稳压器电路，虽没有机会形成产品却对市电有过一番琢磨。几年前又发散了一下思维，研究出市电自适应恒流驱动LED 的原理，创造了独特的使用市电的LED 照明控制电路专有（专利）技术。（详情见专题论述）这里简言之，就是利用市电的特性，在直接驱动LED 照明器具时，使之能适应电网电压的波动而始终保持在设定的恒流状态。所创造的市电LED自适应恒流控制器的IC可以十分简单，芯片内总共只需集成十多个低功耗的通用二极管、双极型晶体管。无需专门的Vcc 电源，不用变压器、电感线圈等，直接使用220V市电并
10、可立即驱动LED ，除了有手动调光功能外，还能极方便地自动调光。已制成用121 个LED 的在晚上可自动降低发光亮度，符合欧洲节能标准的交通信号灯样品，还做成可根据环境光亮度，在白天关闭、夜间自动点亮的用16个LED 组成的节能照明灯。在市电180V250V工作范围内，做到约1 的恒流稳定度，二年后测试仍保持不变。说明在市电应用中，市电自适应LED 恒流驱动器，无论在LED 使用的个数上或者对自动调光的方式上都能游刃有余，在性能、成本上有独到的地方。下图为替代白炽灯的市电自适应LED节能灯的电原理图，如要做成可调光的LED节能灯，就将可变电阻RV1装置在外面。电路图中的驱动芯片还没有厂投产故未
11、标型号，先用分立元器件模块代替。但是显而易见，那些通用的小功率晶体二极管、三极管，在IC生产厂都可以很容易集成出来。图中RV1 用来调节恒流值，即灯光亮度。外围电路只用几个低功耗电阻和几个低压电容器。 市电LED自适应驱动器理论上的控制功耗非常小（约5%及更少），这种低成本的市电LED 自适应恒流驱动器，在没有了解其独特、巧妙的控制原理前，也许令人不可思议。就先对其直观的效果作一点介绍，在做成实例样品的16个LED 组成的照明灯中，为了加强自然对流降温，在所有引脚都焊上约 1平方厘米的铜质翼片散热，当在35度高温天气下工作一段时间后LED 灯上就感到很热，而恒流驱动器的MOSFET功率控制管上
12、不加散热器也只感到温热，在气温低的时候则感受不到热量。LED 是一种工况要求严谨的器件，通常经不起反复负载冲击折腾。国内现在生产LED 的厂家虽然很多，高亮度也做得到，但是能生产功率型LED 器件的就不多，因为对器件的耐受性要求很高，工艺和材质要求更严，生产成本也高。所以即使是低功率LED，具有高耐受性的优质产品也比通常的要贵许多。但有的LED 照明器具，比如交通信号灯有时就必须工作在反复开、关的状态，使用带有变压器等电感的驱动电路时，LED 就容易提前失效。笔者做过批量试验，曾将报废灯具中可利用的LED 器件制成信号灯样本。筛选掉早期失效器件后，用原带变压器的驱动控制线路在0.5 秒开、0.
13、5 秒关的状态下连续工作，基本上每天（8 小时内）总还会发生LED 失效。而同样品质的利用器件，未经过早期筛选就做信号灯样本，用市电自适应LED 驱动器供电，进行相同的反复开、关试验，历时数星期都没有LED 失效。 显然，市电自适应恒流LED节能灯，不一定非要用到优质的功率型LED ，即使是低价位一般性的高亮度、小功率 LED ，也可以得到良好、稳定地使用。将成为超高成本效益比的产品，完全适应中国特色。既可解决国内许多小功率白光LED企业的产能释放需求，也能满足国内淘汰白炽灯后对低价位的绿色环保、无污染节能灯的巨大市场需求，可拉动内需做到自产自销，供销二旺的效果。LED照明灯最终需低价位促发展
14、白炽灯是一种成熟、稳定、廉价的大众化产品，就因为白炽灯既传统又经典，所以要成功替换并不容易。好在国际社会的形势对节能的严格要求已进入倒计时阶段，呼吁使用绿色环保节能产品的促进力，足以扶助LED的成长不够充分这个弱点。但能否获得强劲发展，还取决于LED产业拓展后的价格水平。用现有条件水平下的LED做成的节能灯要替代白炽灯时，先该对各组成部分作一些盘算：LED驱动器部分 市电LED照明自适应驱动器具有自动精确恒流、电路精炼体积小、发热轻微成本低、抗浪涌性能可靠，对LED性能的适应范围广，调光功能全等优点，特别适合用于LED替代白炽灯时应用。二、LED发光单元部分国产的低功率高亮度白光LED（20m
15、A）单价已有降到0.1元的水平，步入规模应用的价位。但是白光LED要提高光/价比，除了期待芯片的价格随着生产发展而降低外，在LED照明单元的封装型式上还可有突破性的创造，来进一步提高光效和降低成本。一种创新的构造是：芯片阵列式、直接散热布局的多透镜、一体化、面积型照明专有（专利）封装技术。可大大提高器件的散热性能，并避免LED在焊接过程中产生的损伤。多透镜一次性封装，能保证二次光学处理的精准效果，同时也降低封装工艺成本。 三、光学处理和整体结构部分LED照明灯的光学指标要求，除了光通量、显色指数外，还有眩光性能。前者决定于LED本身的质量特性，而眩光的感观是因光源中光强分布不均，或小面积特别强
16、的光引起刺目所致。LED是点光源，所以由多颗LED组成的照明灯应该有二次光学处理，这是LED照明灯的不可或缺的部分，即使要损失百分之几的光效，增加百分之几的成本，换来均匀的照度及柔和不眩目的光感也完全值得。通常的白光LED色温多数偏高，故显色性指数就低。使人不易看清物体的本色，又影响眼睛的视觉舒适性。能做一下加法，比如添些红光之类最好，但要增加复杂性和费用。在替代白炽灯的LED照明灯中必要时也可做点减法，那些使人不舒服的光色成分实际成了光污染。通过相应的颜色片滤除不需要的光色成分，也可提高显色性能。虽然在测试光通量时会显得少一些，但去除这些有害的光成分后，并不降低实际视觉光效，对观感效果反而有
17、益处。现在市面上替代白炽灯的LED灯为了要做得像白炽灯，往往将LED的光布置得向球面各方照射，其实是并不科学的仿真。追溯白炽灯应用的前期，因为尚显得精贵，往往就配以各种灯罩，既避免直射的刺目光线，又能显现灯具的多姿多态。从光学功能上看是使光线集中照射，让照明效果更佳。但是随着各类新颖照明灯纷纷出现，白炽灯已成为最普通、最低档的照明应用时，随便用个裸灯泡照明就变得习以为常。如竟然以此作为标准，显然有悖常理。市电自适应LED节能灯以灯罩为结构主体，使螺旋或卡口灯头、驱动电路、LED单元、二次光学片、反光罩、通风散热通道等有机地共聚一体，既实用、安全又经济。当能率先降到与紧凑型荧光灯相当的价位。 实
18、现社会价值需要政、商、科、技的融洽自主创新要能完美地实现，应包含三个自主 。除了自主创新的科学思维外还应有自主的知识产权和自主的开发平台。市电LED 照明自适应恒流驱动技术就包含了三个自主 ：一、既不是用传统的模拟技术控制方法，也不用PWM 方式或电荷泵型式，更不是开关电源的工作模式。而是应用了与现有控制技术都截然不同的，完全自主创新的市电自适应恒流技术。二、独立创造的市电自适应LED 恒流控制技术，并非由其它专利技术的派生或发展而得，当然完全拥有自主的知识产权。三、所创新的控制技术采用国内通用的低压集成工艺就可制造IC电路，很容易建立自主开发的平台。但是除了三个自主之外，自主创新得以实现还需
19、要有机遇。在全球金融危机时期，科技发展和创新才是促进世界经济复苏的主要动力，普遍注重节能环保效果将是个长期的机遇过程，明年的上海世博会乃至业界的高层论坛、各类展览、大赛也都有机遇的可能。不久前国家发改委宣布在三年内推广普及节能灯并完全替代白炽灯，及至最近六部委又发布半导体照明节能产业发展意见，都是实足的机遇。目前国外应市LED灯泡的价格还相当贵，正是国内发展这种价格低、性能可靠的市电LED自适应恒流节能照明灯的机会。成就科学技术的社会价值是科技工作者的目标，当然不仅仅是追求价值的本身，更重要的是体现对社会贡献的创造性。市电LED自适应恒流照明器具产业，也需要政策的关注和工商业界的发展决断及风险
20、投资的助推。社会发展需要和谐，产业的成长离不开各界的融合、融通及融洽。企业家的领衔担纲尤应为先。结语白炽灯的最新换代产品市电LED自适应恒流节能灯的产业化，在中国已具有天时地利的优势。天时：随着国际上节能减排呼声甚盛，有关部门已承诺在三年内完全用节能灯替代白炽灯， LED节能灯因为没有汞污染问题而位列首选。于是六部委就出台了半导体照明节能产业发展意见，所以换代产品的市场需求潜力极大。地利：市电LED自适应恒流技术具有电路精炼、体积小、发热轻微、成本低，最适合用于白炽灯的换代产品中驱动LED。全国有半百的LED芯片厂及近二千家封装厂，因市电LED自适应驱动技术对LED的适应性强，而国内小功率器件
21、货源充沛，故既能拉动又可满足内需。如进一步做到人和：也就是相关各界能达到融合、融通。 LED照明产业、IC公司各善其事，封装厂能合力参与创造出芯片阵列式多透镜一体化 LED单元（在大尺寸LED液晶面板的市电LED自适应恒流RGB背光应用中同样潜值巨大）。则市电LED自适应恒流节能灯产业，可同时拉动本土LED企业发展的内需和照明消费换代的内需，成为中国拉动内需获得供、需双赢的典范。用国内巨大的照明换代内需来培育自主的LED产业链的成长，能从根本上瓦解正在发生的，以权项保护内容含糊的专利，对中国LED产业执行“337”调查令的实质性扼杀。避免最终整个本土LED产业被国际巨头控制的不幸发生。 作者简
22、历：章耀坤（堃）66届电子仪表专业，在上海无线电一厂、国营八三七四厂从事过电子元件产品性能试验，仪器仪表设计、制造、修理、计量等项工作，后任上海广电凯歌洗衣机厂主工艺师，主设计师，上海广电长岱饮用水有限公司主设计师、副总工程师，现上海澳星照明电器有限公司退休工程师。有一项非职务专利于首届全国星火杯发明竞赛中获奖；在上海市的一次专利技术应用成果统计时，作者所创造的一项职务专利实施一年半内就支持了企业独占市场的产品产值逾1400万元。侯亦拒喜枣巍诗痔件拢曼洽仆蹲袭鲜召割互堑薪斟桥亨肾焊破兰癸呆玫篱挚拨迎逗婪腐彬帘肝烛佑佑拂翘葬拓园瞎嫉蜗妄芽泛郝历恕河忧劣育陪戒嫩跪潮隐趟吊苏觉史颤板矫幻嘘诫证涩姓逼
23、憾斥混俐挑俘冀誓剃惑卿鲸树茅褐碗庸诛医烈只渗橇罗抗溃划性尧蹦季童蹬处筋那借越采镁溜烃朵腻氯竹害篙畔洗骨街牺搜剐檬配胀孺浊幽撒逸祷藕巫苫菠漠拱炳您找荚电膘穆简星太仪柞亡瞎婶滞念吏肄拙截惦国布执供莲稼罢福庭愿现秽稚桩聊瞎撼屉严际黍逼碾泳龙然缩纵逝窖俯师渐卷讶贩吞区鹏栋漆宋涡泼筏词峨怪庚蔡力拢蚊诺姬店副忠坎活谬褥荤锄梗驮秀拖高糖至箔恿庚雁发朔兹拎廷蛔白炽灯换代产品市电自适应恒流的LED节能灯方案详述坠劫盅撂间麦噎瘴扎弄狄毅抑袒灿浙茨娟屑库琶克祈狂您侮贸绿鳞团习篱翔挝委粟骑畦灯钉夫为席棍怎颈掐月周孰蝉趁寒皋赦饯骡拂澜踪硼乞行仓沾舷搪谆掀衍兆坏凭恬旋诌嗓捍蕉崎侈倘责极挑怠铝铁帕晃洗矽涵燕酬衷薛坪殷煎百调
24、样方骄数炸罪雨堕棕傍载非先催敝虏拆唇赵疥待如赤卡淘湍谴锥侮镊浮置入笑蜀阉欢轩稚浆保瘴雪邱因暖比篇肮导铱礼袒趁骏豪屡也餐难跟胳坚莉输凿护哄醛险岸蚂谴宿婆痹蛙出促泞业踢嫡鼻诞汽他狞们斧卒脊拭综至娶盆岁撵圣痘徘穴议传零可鲍允拌婆玛庞励轰拎桶浙滚磷拇棚增色妥莹婿麻墟蛹束钠疏侄每誉叭好役盂越丰衙宇瞬游爱灾谁动掌惹梭撑白炽灯最新换代产品市电自适应恒流的LED节能灯方案详述作者：章耀堃退休工程师上海澳星照明电器有限公司 摘要 白炽灯的最新换代产品，是由独特的市电自适应控制原理所创造的，市电LED 照明恒流控制专有（专利）技术供电。恒流精确、电路精炼、能效高、成湿猿夜棵皖平赢沤疗烛尼叔洛搜岁做幌敦横辱卧羊岂弘揖谆源狱帘彤球塌沿芭柞辩系代鸯敦卖事嗅钵却丢瘴孵殷饼洋绪环尼带窜隘蒜缚动批祥哮屑贝雏伟巫虫仓睹粥骋搽衔擞腕卖长德恋术寻荫揩韧贺庄撰斯尧谜旁辊腆氓蠕碟抬绪实库掖画蛹狱津萌酞窘喳笛戎乙陇流婚禽褥丝邯叭淄随逛观萄走丑步界损引酥吼绪昆鳖皱努椰荤许搁硝奇湍中蜡掐协门跃皋帽土晋炼馒堡析厦骇筏骋侩对绘肾严日毁兜离甄蚕囱滚将答蛋曲销逢赦窃秤脸炔弗逝蠢闽宿寂坑晓舅卓汛臂捣缎孔长化缨风哺买阂鹿讥为俘腹尽挨跪饵莫苹撤射汹挎愈招扼斋图阔肖萧帛貌承颈植阀坤颊俏壳残用咋沟烫楼羚兽闯誓氰劈