茅于海：DOB及其一些認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)

　　近來DOB(也就是Driver-On-Board)一個(gè)新名詞叫得很響，好像是一種新技術(shù)、新發(fā)明，其實(shí)則不然，而且還出現(xiàn)了一些認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。

　　顧名思義，DOB也就是把LED的恒流驅(qū)動(dòng)源Driver放到鋁基板上，這種技術(shù)早在5年前就已經(jīng)有了，當(dāng)然那時(shí)候不叫DOB而叫光引擎。這兩種叫法是很不同的，DOB說的是一種方法或做法，就是把驅(qū)動(dòng)電源放到鋁基板上，而光引擎則是一種新產(chǎn)品的稱呼，凡是帶恒流驅(qū)動(dòng)源的LED鋁基板稱之為光引擎。

　　下面我們來看一下有關(guān)DOB 的一些認(rèn)識(shí)和理解上的誤區(qū)：

　　1.誤區(qū)一：把DOB稱為去電源化，好像有了DOB就不需要電源了。實(shí)際上任何LED燈具沒有電源是不可能點(diǎn)亮的，所以去電源是絕對(duì)不可能的。只是把電源放到鋁基板上以后，看上去好像是去掉了帶外殼的外置電源，但絕對(duì)不是把電源去掉了!而是把電源放到鋁基板上去了!

　　2.誤區(qū)二：把DOB當(dāng)作是一種全新的電源，以為沒有這種電源就不可能出現(xiàn)光引擎這種產(chǎn)品。實(shí)際上所有的LED恒流驅(qū)動(dòng)可以歸納為兩種，一種是開關(guān)電源，還有一種是線性電源。原理上這兩種電源都可以放到鋁基板上去，只不過開關(guān)電源的元器件的數(shù)目很多(超過30個(gè))，放上去會(huì)占用很大的面積(見下圖)。

　　用開關(guān)電源做成的光引擎

　　而且那么多體積很大的零件也會(huì)擋去LED發(fā)出的光線。

　　不要忘記電源的第二大類就是“線性電源”，線性電源的最大優(yōu)點(diǎn)是元器件數(shù)目少(最少只有5個(gè))，所以現(xiàn)在幾乎所有的DOB(光引擎)都是都是采用線性恒流源，但是它帶來一個(gè)最大的缺點(diǎn)就是效率低，在220V只有85%。

　　所有線性電源的效率都是隨輸入電壓的升高而降低，在220V時(shí)為85%

　　3.誤區(qū)三：以為當(dāng)前市面上有很多不同類型的DOB電源IC。

　　的確，生產(chǎn)這種線性DOB電源IC的廠家有很多，但是他們的原理都是一樣的，都是基于最早由美國(guó)硅谷的ExClara公司所生產(chǎn)的分段調(diào)光技術(shù)的IC。所謂分段調(diào)光就是指當(dāng)整流后的半個(gè)正弦波電壓升高到某一個(gè)值時(shí)點(diǎn)亮第一串LED，當(dāng)電壓進(jìn)一步升高到更高的值時(shí)，點(diǎn)亮第二串LED，… 依此類推。其電原理圖如下圖所示：

　　分段調(diào)光的電原理圖

　　分段調(diào)光的時(shí)間波形圖

　　在電原理圖中圓圈里有一個(gè)向下箭頭的就是一個(gè)普通線性恒流源，所以所有分段調(diào)光也都是采用了線性恒流源!分幾段就用了幾個(gè)線性恒流源!

　　實(shí)際上當(dāng)時(shí)ExClara公司提出這種分段調(diào)光的目的是為了整個(gè)系統(tǒng)的電流波形盡可能地接近電壓波形。電壓波形是半個(gè)正弦波，而電流波形則是采用階梯接近的方法。當(dāng)二者盡可能相似時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)就可以盡可能高。這也是他們的主要目的。他們當(dāng)時(shí)在提出這種分段調(diào)光時(shí)并沒有具體規(guī)定到底分多少段，顯然分的段數(shù)越多，電流的波形就越接近正弦波，所以等他們發(fā)表以后馬上就有一家韓國(guó)公司提出了一種分很多段的方法。見下圖：

　　分段驅(qū)動(dòng)的電流波形(不是電壓波形)

　　現(xiàn)在市面上的分段調(diào)光有的分3段，有的分四段，甚至分更多段。但這些都不是在原理上有所不同的方案，而只是工作參數(shù)上略有區(qū)別而已!

　　4.誤區(qū)四：以為只要增加分段數(shù)就可以提高系統(tǒng)的效率(有人說可以提高到90%)。

　　增加分段數(shù)的唯一優(yōu)點(diǎn)就是電流波形盡可能地接近半個(gè)正弦波，從而可以使功率因數(shù)盡可能地接近1。但對(duì)于系統(tǒng)的效率沒有任何影響，因?yàn)樗鼪]有改變它采用的是一種最基本的線性電源這個(gè)本質(zhì)。所以效率還是在220V時(shí)為85%!

　　5.誤區(qū)五：采用“動(dòng)態(tài)配置”來提高光效。有人提出了當(dāng)電源電壓高的時(shí)候，各子串由并聯(lián)改成串聯(lián)，電源電壓低的時(shí)候由串聯(lián)改成并聯(lián)，從而可以提高光效。這個(gè)方法原理上似乎可以，但是在具體實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，馬上就有幾個(gè)問題，就是到底有幾個(gè)子串，每個(gè)子串到底有幾個(gè)LED，… , 在時(shí)間上具體如何串并聯(lián)，最后到底能夠提高多少光效，… ,等等。這些問題不解決等于無法應(yīng)用。其實(shí)這個(gè)問題我們埃菲萊公司早就解決了，我們是采用二進(jìn)制1,2,4,8,16，…的組合來改變。所以所串聯(lián)的LED數(shù)目可以自適應(yīng)地改變精確到“個(gè)”，使得其串聯(lián)后的總正向電壓盡可能地接近整流后的直流電壓，從而得到99%的驅(qū)動(dòng)效率。

　　埃菲萊恒流源的效率(藍(lán)線為恒流源本身的效率,紅線為包括整流器的總效率)

　　這種方法我們?cè)缇驮?012年就申請(qǐng)了美國(guó)專利和中國(guó)專利，現(xiàn)在都已經(jīng)批準(zhǔn)，專利號(hào)為USP9398656(美國(guó)專利號(hào))和ZL 2013 1 0181802.2(中國(guó)專利號(hào))。

　　6.誤區(qū)六：采用主動(dòng)填谷就可以解決100Hz的工頻頻閃。

　　我們知道功率因數(shù)和頻閃是一對(duì)不可調(diào)和的矛盾，要功率因數(shù)高，電流波形就一定要和電壓波形相似，這時(shí)候就一定會(huì)產(chǎn)生閃爍。增加了主動(dòng)填谷以后，多出了一個(gè)和電壓波形完全無關(guān)的一個(gè)脈沖波形(見下圖)：

　　從圖中可見原來的半個(gè)正弦波的波形仍然存在，可以說原來形成閃爍的波形仍然絲毫沒有改變，根本不可能靠一個(gè)新增加的脈沖波形就改變了這種閃爍。

　　更不可能還能“提高10-15%的光效!(引自原作者)”。

　　要完全去掉閃爍，唯一的方法是采用電解電容來儲(chǔ)能，使得整流后的電壓完全平滑。也就沒有閃爍。

　　目前分段調(diào)光的DOB IC因?yàn)檫€是采用了普通的線性恒流源，所以它的效率還是只有85%。如果把它放到LED的鋁基板上那么就會(huì)增加鋁基板的熱量，簡(jiǎn)單的計(jì)算就可以知道會(huì)增加30%的熱量。以10WLED為例，恒流源效率85%，所以只有8.5W功率提供給LED點(diǎn)亮，LED本身發(fā)光效率只有40%，有60%(8.5x0.6=5.1W)都轉(zhuǎn)換為熱量。現(xiàn)在還要加上恒流源的1.5W的熱量，使得鋁基板上的熱量增加了1.5/5.1=0.3，也就是增加了30%的熱量。近似地說，LED的結(jié)溫也會(huì)增高30%。假如原來的結(jié)溫是85度，那么增加了恒流源的30%熱量以后，結(jié)溫就會(huì)增加到110°C。

　　7.LED的結(jié)溫從85°C升高到110°C，也就會(huì)使光效降低約10%、壽命從3萬(wàn)小時(shí)縮短成9千小時(shí)!

　　8.所以只有采用埃菲萊公司生產(chǎn)的效率高達(dá)99%的恒流驅(qū)動(dòng)源IC才能夠做成真正高性能的DOB光引擎。