如正向电压会随着温度、电流的变化而变化,并承诺在照明市场扩大OLED的采用

2015年是格外寒冷的一年,除了天气外还有整个市场经济环境。全年国内生产总值676708亿元,GDP增速为6.9%,比上年回落0.4个百分点,没有完成年初制定的7%目标增速,创下25年以来最低增速。与建筑业相关的各项经济指标可谓开启冰河模式,固定资产投资增速呈螺旋式下跌,房地产投资更是频频下跌且不见底,建筑业也因此遭受重创。2015年全国规模以上建材家居卖场全年累计销售额约为10849.1亿元,同比下降9.98%。但就是在这样严寒的背景下,金达照明一纸通告,在寒冬里燃起了熊熊火焰,这到底是怎么回事?

美国OLED光引擎和面板制造公司OLEDWorks
LLC(OLEDWorks有限责任公司)今日宣布,公司已完成对飞利浦主要OLED资产和相关知识产权的收购。此外,还将成立OLEDWorks
GmbH,生产工作将在德国亚琛现有工厂继续进行。OLEDWorks早在今年四月就宣布了此项收购计划。

一、LED驱动器通用要求

一场10亿元级的资本大戏

OLEDWorks依靠一批开拓型OLED人才,研发出制造OLED照明面板的新方法。飞利浦Lumiblade
OLED事业群凭借FL300系列平台做出了互补的针对企业的OLED照明创新。两个团体之间的协同作用在多方面为积极扩大产品组合提供了基础。

驱动LED面临着不少挑战,如正向电压会随着温度、电流的变化而变化,而不同个体、不同批次、不同供应商的LED正向电压也会有差异;另外,LED的色点也会随着电流及温度的变化而漂移。

2016年1月26日金达照明一纸通告宣布设立金达照明投资基金(以下简称基金),总规模达到10亿人民币,正式宣布了一场资本大戏即将上演。

“OLEDWorks致力于发展技术合作伙伴关系,这恰恰强调了我们为照明产品集成生产低成本,高性能的OLED解决方案的承诺”,OLEDWorks董事局主席David
DeJoy表示 。
“我们相信这一战略收购将利于OLEDWorks创新技术的不断发展,以满足客户的独特需求。“

另外,应用中通常会使用多颗LED,这就涉及到多颗LED的排列方式问题。各种排列方式中,首选驱动串联的单串LED,因为这种方式不论正向电压如何变化、输出电压(Vout)如何漂移,均提供极佳的电流匹配性能。当然,用户也可以采用并联、串联-并联组合及交叉连接等其它排列方式,用于需要相互匹配的LED正向电压的应用,并获得其它优势。如在交叉连接中,如果其中某个LED因故障开路,电路中仅有1个LED的驱动电流会加倍,从而尽量减少对整个电路的影响。

通告一出业界哗然,众多业内人士纷纷表示,在资本寒冬,大家勒紧裤腰带过日子的情况下,金达却反其道而行之,意欲何为?让我们一起一探究竟。

“随着公司OLED器件开发和生产业务所有权的变化,飞利浦照明也完成了其战略中专注于照明产品,系统和服务的目标”,飞利浦LED事业部CEO
Mahesh Iyer。 “我们坚信,在OLEDWorks
LLC掌握所有权后,他们将继续在新兴市场占据领导地位,同时也将成为飞利浦照明的高价值供应商。”

图1:常见的LED组合方式

据了解,基金由金达照明发起,借助专业投资机构的资源和经验(昆吾九鼎投资控股股份有限公司)设立,将采用有限合伙企业的组织形式,基金的投资方向面广,将涵盖但不限于灯具产业及其周边生态圈的各种企业投资机会。据相关负责人透露,此基金的设立代表着作为灯饰龙头企业的金达照明即将拉开新阶段发展战略的宏伟蓝图,将给公司乃至整个灯饰行业带来一场全新的变革。

OLEDWorks和标的对象有着同样的激情,并承诺在照明市场扩大OLED的采用。

LED的排列方式及LED光源的规范决定着基本的驱动器要求。LED驱动器的主要功能就是在一定的工作条件范围下限制流过LED的电流,而无论输入及输出电压如何变化。LED驱动器基本的工作电路示意图如图2所示,其中所谓的隔离表示交流线路电压与LED(即输入与输出)之间没有物理上的电气连接,最常用的是采用变压器来电气隔离,而非隔离则没有采用高频变压器来电气隔离。

纵观而论,无论是基金的组织形式,还是基金的投资方向均表明金达照明此举将整合整个灯饰行业的优秀企业,通过集聚社会闲散资源、扶持优秀的企业、优化产业结构链,打通从灯具原材料、灯具配件到具有渠道和品牌优势的灯具企业整个上下游体系,构建一个良性、可持续发展的灯饰生态圈。有投资专家表示,出手如此大气的资本操作,对公司而言是有实力办大事,对行业而言或许能带来春天,在佩服金达照明的魄力和勇气的同时,也肯定了这种行为,有实力的企业是应该多点这样的资本运作,有利于带动整个行业的发展。

值得一提的是,在LED照明设计中,AC-DC电源转换与恒流驱动这两部分电路可以采用不同配置:1)整体式(integral)配置,即两者融合在一起,均位于照明灯具内,这种配置的优势包括优化能效及简化安装等;2)分布式(distributed)配置,即两者单独存在,这种配置简化安全考虑,并增加灵活性。

成熟的资本运作源自良好的市场运作

LED驱动器根据不同的应用要求,可以采用恒定电压(CV)输出工作,即输出为一定电流范围下钳位的电压;也可以采用恒定电流(CC)输出工作,输出的设计能严格限定电流;也可能会采用恒流恒压(CCCV)输出工作,即提供恒定输出功率,故作为负载的LED的正向电压确定其电流。

俗话说,没有金刚钻不揽瓷器活,金达照明既然敢逆市而动,想必有它的道理。从多方面的资料,我们获悉金达照明近几年来资本运作非常活跃,俨然是一位深谙资本运作的高手:2014年金达照明在新三板挂牌上市,成为灯饰行业首家上市企业,由此拉开了资本运作的序幕;2015年5月定向增发股票,增强了公司股票在资本市场的活跃性;2015年7月金达照明在新三板做市交易,截止收市股票价涨幅达到了172.73%,形势一片大好……

总的来看,LED照明设计需要考虑以下几方面的因素:

如此高密度的资本运作,在灯饰行业并不多见,金达照明到底为何方神圣?也许不是灯饰行业的企业或个人和记者一样对金达照明并不熟悉,让我们一起走进这家位于东莞的企业。

输出功率:涉及LED正向电压范围、电流及LED排列方式等;

金达照明总部位于望牛墩镇横沥村金达工业园,占地面积近10万平方米,成立于1993年,是灯饰行业内较早开始品牌化运作的企业,旗下有维沙华水晶灯、堡华士云石灯、米洛等多个灯饰品牌,其中维沙华是金达照明与世界知名水晶品牌施华洛世奇元素水晶合作品牌,在行业内具有很高的份额和地位。产品享誉国内外,并于2015年成立了营销子公司金达商贸,全面负责营销工作。

电源:AC-DC电源、DC-DC电源、直接采用AC电源驱动;

12>

功能要求:调光要求、调光方式(模拟、数字或多级)、照明控制;

关于笔者最为关心的的资本运作问题,金达照明董事长庾健航说道:市场的风生水起得益于公司的良性发展,而公司的良性发展归根结底在于开展了行之有效的市场运作。回首刚刚过去的一年,金达照明开展了一系列深具影响力的大事件:

其他要求:能效、功率因数、尺寸、成本、故障处理(保护特性)、要遵从的标准及可靠性等;

作为灯饰行业唯一受邀企业参加了在联合国总部大厦举行的《联合国70+华人当代艺术成就展》,以高超的制作工艺及弘扬中华文化的高度责任感,在国际大舞台上展现了金达照明独具特色的东方神韵,树立了世界典范;

更多考虑因素:机械连接、安装、维修/替换、寿命周期、物流等。

金达照明开展了多次全国经销商大会及店长培训大会,与时俱进的完善经销商合作互赢体系,实现了金达照明业绩的快速增长;

123>

参加了米兰展、广州展、上海展、香港展等国内外具有广泛影响力的展会,这些展会规格高、影响力大,是具有强大品牌影响力的企业展示实力的舞台,让参观人多次领略了金达照明在照明与科技、装饰的完美结合和独特魅力,其中金达组团参与米兰原创设计周,开创了灯具业内一个先例,代表着中国灯饰原创品牌的力量,具有中国灯饰自主品牌走向世界的里程碑意义;

二、LED驱动电源的拓扑结构

同时,金达照明把握社会趋势推出了全新的O2O发展模式,再次以创新精神领跑灯饰行业。正因为如此,金达照明荣获了优秀制造企业、中国证券市场优秀信息披露阳光奖、年度最佳商业模式创新奖等大奖,代表着金达照明走上了国际的新高度。

采用AC-DC电源的LED照明应用中,电源转换的构建模块包括二极管、开关(FET)、电感及电容及电阻等分立元件用于执行各自功能,而脉宽调制(PWM)稳压器用于控制电源转换。电路中通常加入了变压器的隔离型AC-DC电源转换包含反激、正激及半桥等拓扑结构,参见图3,其中反激拓扑结构是功率小于30
W的中低功率应用的标准选择,而半桥结构则最适合于提供更高能效/功率密度。就隔离结构中的变压器而言,其尺寸的大小与开关频率有关,且多数隔离型LED驱动器基本上采用电子变压器。

通过该负责人的介绍,我们对金达照明有了一个大致的了解。资本运作是一项讲究技巧和科学化的运作,需要企业本身具有实力外,还需要借助企业良好的市场运作,从金达照明单单一年的市场活动可以看出,金达照明一刻都没闲着,在很多企业以等为主旋律的背景下,积极应对市场,开启一次次的破冰之旅,为更多的市场和资本运作积累了经验。

图3 常见的隔离型拓扑结构

大幕已经拉开,大戏即将上演

采用DC-DC电源的LED照明应用中,可以采用的LED驱动方式有电阻型、线性稳压器及开关稳压器等,基本的应用示意图参见图4。电阻型驱动方式中,调整与LED串联的电流检测电阻即可控制LED的正向电流,这种驱动方式易于设计、成本低,且没有电磁兼容(EMC)问题,劣势是依赖于电压、需要筛选(binning)
LED,且能效较低。线性稳压器同样易于设计且没有EMC问题,还支持电流稳流及过流保护(fold
back),且提供外部电流设定点,不足在于功率耗散问题,及输入电压要始终高于正向电压,且能效不高。开关稳压器通过PWM控制模块不断控制开关(FET)的开和关,进而控制电流的流动。

金达照明设立基金已是定局,2016年专家预测市场仍不会乐观,我们更想知道在这样的背景下,金达照明下一步将如何走?

图4 常见的DC-DC LED驱动方式

经常关注市场趋势的人应该清楚,2015年最火的莫过于O2O了,从金达照明市场负责人得知,金达照明2015年已经成立了新的O2O品牌E灯馆,并且已经在全国有了几十家O2O店,从全国反馈的信息来看,传统行业原本就根植于线下渠道,开展O2O更占据天时地利,更易获得顾客的信赖。因此,金达照明仍将坚持多品牌发展战略,原有品牌在稳定招商的情况下,以现有的经销商为着力点,优化产销结构,通过经销商大会、订货会的开展群策全力,借助厂家和经销商的资源牢牢占据市场领头羊位置。除此之外,大力发展O2O将作为一项重点工作,2016年将举办百店齐开的品牌盛事。同时,参加各大展会,开展全国性的促销活动,与更多的品牌跨界合作,这都将是金达照明未来要大力去做的事情。金达照明基金的设立,一方面加快公司外延式发展的步伐,同时借助专业投资机构放大公司的投资能力,分享快速发展的并购投资市场回报;另一方面就是将把整个市场活动的环节打通,这样才能做得更大更强……

开关稳压器具有更高的能效,与电压无关,且能控制亮度,不足则是成本相对较高,复杂度也更高,且存在电磁干扰(EMI)问题。LED
DC-DC开关稳压器常见的拓扑结构包括降压(Buck)、升压(Boost)、降压-升压(Buck-Boost)或单端初级电感转换器(SEPIC)等不同类型。其中,所有工作条件下最低输入电压都大于LED串最大电压时采用降压结构,如采用24
Vdc驱动6颗串联的LED;与之相反,所有工作条件下最大输入电压都小于最低输出电压时采用升压结构,如采用12
Vdc驱动6颗串联的LED;而输入电压与输出电压范围有交迭时可以采用降压-升压或SEPIC结构,如采用12
Vdc或12 Vac驱动4颗串联的LED,但这种结构的成本及能效最不理想。

听着这一个个激动人心的大举措,金达照明的2016年又将是个忙碌的一年。我们再次联想到了金达照明设立的基金,看来这是金达照明在优秀企业基因下的再次大胆创新,未来的结局现在还不得而知,但这样的举措势必会给整个行业带来燃起希望,市场的转冷为暖不是等出来的,而是需要企业闯出来。所谓实力越大、责任也就越大,金达照明将大幕已经拉开了,大戏也即将上演,我们相信金达照明会给灯饰行业开创不一样的局面。

采用交流电源直接驱动LED的方式近年来也获得了一定的发展。这种结构中,LED串以相反方向排列,工作在半周期,且LED在线路电压大于正向电压时才导通。这种结构具有其优势,如避免AC-DC转换所带来的功率损耗等。但是,这种结构中LED在低频开关,故人眼可能会察觉到闪烁现象。此外,在这种设计中还需要加入LED保护措施,使其免受线路浪涌或瞬态的影响。

图5 直接采用交流驱动LED的示意图

3>

三、功率因数校正

美国能源部(DOE)能源之星(ENERGYSTAR?)固态照明(SSL)规范中规定任何功率等级皆须强制提供功率因数校正(PFC)。这标准适用于一系列特定产品,如嵌灯、橱柜灯及台灯,其中,住宅应用的LED驱动器功率因数须大于0.7,而商业应用中则须大于0.9;但是,这标准属于自愿性标准。欧盟的IEC61000-3-2谐波含量标准中则规定了功率大于25
W的照明应用的总谐波失真性能,其最大限制相当于总谐波失真(THD)
35%,而功率因数(PF)0.94。虽然不是所有国家都绝对强制要求照明应用中改善功率因数,但某些应用可能有这方面的要求,如公用事业机构大力推动拥有高功率因数的产品在公用设施中的商业应用,此外,公用事业机构购入/维护街灯时,也可以根据他们的意愿来决定是否要求拥有高功率因数(通常0.95+)。

图6 有源PFC的应用电路示意图

PFC技术包括无源PFC及有源PFC两种。无源PFC方案的体积较大,需要增加额外的元件来更好地改变电流波形,能够达到约0.8或更高的功率因数。其中,在小于5
W至40
W的较低功率应用中,几乎是标准选择的反激式拓扑结构只需要采用无源元件及稍作电路改动,即可实现高于0.7的功率因数。有源PFC(见图6)通常是作为一个专门的电源转换段增加到电路中来改变输入电流波形。有源PFC通常提供升压,交流100至277
Vac的宽输入范围下,PFC输出电压范围达直流450至480
Vdc。如果恰当地设计PFC段,可以提供91%到95%的高能效。但增加了有源PFC,仍然需要专门的DC-DC转换来提供电流稳流。

四、能效问题

LED照明应用的能效需要结合功率输出来考虑。美国能源之星固态照明规范规定了照明器具级的能效,但并不涉及单独LED驱动器的能效要求。如前所述,采用AC-DC电源的LED应用可以采用两段式分布拓扑结构,故可能采用外部AC-DC适配器供电。而能源之星的确包含有关单输出外部电源的规范,其2.0版外部电源规范于2008年11月开始生效,要求标准工作模式下最低能效达87%,而低压工作模式下最低能效达86%;在此规范中,功率大于100
W时才要求PFC。

图7 美国能源部2008年秋季提出的LED照明灯具能效研发目标

而在采用AC-DC电源的LED应用中,要提供更高的AC-DC转换能效,就涉及到成本、尺寸、性能规范及能效等因素之间的折衷问题。例如,若使用更高质量的元件、更低导通阻抗(RDSon),就可降低损耗及改善能效;降低开关频率一般会改善能效,但却会增加系统尺寸。诸如谐振这样新的拓扑结构提供更高能效,却也增加设计及元件的复杂度。如果我们将设计限定在较窄的功率及电压范围,则可以帮助优化能效。

五、驱动器标准

LED驱动器本身也在不断演进,着重于进一步提高能效、增加功能及功率密度。美国能源之星的固态照明规范提出的是照明器具级的能效限制,涉及包括功率因数在内的特定产品要求。而欧盟的IEC
61347-2-13 (5/2006)标准针对采用直流或交流供电的LED模块的要求包括:

最大安全特低电压(SELV)工作输出电压25 Vrmsl (35.3 Vdc)

不同故障条件下恰当/安全的工作

故障时不冒烟或易燃

此外,ANSI C82.xxx
LED驱动器规范仍在制定之中。而在安全性方面,需要遵从UL、CSA等标准,如UL1310
(Class 2)、UL 60950、UL1012。

3

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

相关文章

CopyRight © 2015-2020 新京葡电玩-棋牌娱乐场388官网 All Rights Reserved.
网站地图xml地图