本篇我们将深入探讨另一个热门话题- HV LED,高电压或110/220伏交流电模块,人们经常错误地认为它没有电源供应器。本栏中,我们将简要回顾该“梦幻”产品的发展状况,并运用技术知识,以最简单和最易于理解的语言介绍其特点。
为何称之为“梦幻”产品?我们一直想要摆脱那些笨重的“盒子”-即人们所熟知的电源供应器,它使我们和那些崇尚极简主义的设计师感到困惑!然而,我们应牢记,自白炽灯诞生以来,所有具备更大输出功率、更高效率、更长寿命、以及更好色度的灯具,都需配备一个电源供应器或者类似的东西。虽然我们已习惯于此,但是我们一直梦想着一个“无电源”的产品。而事实上,尽管解决方案得到了巨大的改进,但对于大部分的消费产品和一些 LED 灯具而言,基本上没有变化。
第一款高电压 LED 大约于2008年诞生,由韩国首尔半导体研发出来。该公司用 LED 与简单的模块为高电压 LED 的诞生铺平了道路(如图1)。这些看起来似乎很不错,但凡事不能只看表面。他们将产品的整体情况掩盖起来,只向客户展示一些非常简单的图表。而客户通常看不到的部分就是电路图中的输入电路(如图2),功率为12瓦或13瓦的输入电路在该图中显得太不搭调了。
尽管该产品外形小巧,但仍不能满足这些“梦想家”。而且,关键是由于其怪异的构成和一些细微的设置使其不可能在不影响自身稳定性的情况下长时间连接到电网中。为了保护 LED 该电路中安装了一个变阻器,考虑到变阻器可能会造成短路,因此在电路中还按规定安装了一根保险丝。
最新解决方案:阵列应用
以下是几个最新模块,看起来与前一代产品有所不同。LED 制造商们已不再制作工作电压为110伏或220伏的单芯 LED,而是改用 LED 阵列来创造更加统一的光能输出效果,提升电力的分配效率,并减少能源耗散。人们在采用该方法时,通常会选用中等功率的 LED(如图3)。
普通因素和特殊因素:
1)LED 是发光二极管即它是一根二极管,通常在直流电模式下工作,当使其在交流电模式下工作时,需要添加额外的部件装置;
2)高电压 LED 可应用于这些模块中,这意味着这种 LED 可以负载不同正向电压,其电压范围有最常见的3伏,以及12伏以上(常见的典型有12伏、24伏、50伏以及100伏)。
3)这些模块如今可应用于功率为4至18瓦范围的电源系统中,比如以电灯泡和用于楼梯照明的小型壁灯为例,可用于18瓦的冷阴极荧光灯管中。
4)制造能够兼容不同电网-比如220与110伏电网-的产品更具有挑战性,制造商们通常需要为每个独立的市场设计一份产品电路图(得到认证的除外)。
在阵列中使用这些 LED 时,其效率低于“平均值”,且寿命也会变短(然而,这些情况都不是 LED 产品自身或是制造商造成的),不过,实际寿命与这件产品的预期寿命有关。比如浪涌保护、极性反转、瞬态抑制器以及桥式整流器等具有保护功能的部件必须配备,但可以把它们设置在隐蔽区域中。
值得思考的要点:
a)使用这些设备时,电气安全的重要性很重要。同时,这些设备需要得到合格认证。单有 CE 标志(并非自我认证标志)是不够的,还需要通过电磁干扰测试,而这些电路中的拓扑结构想通过该测试并非容易。
b)即使这些模块是定制的,也应通过这些认证。
c)工作温度也很重要。电路板上的 LED 能够承受的温度为80至85度,但这样的温度对于控制电路和电源供应器来说就太高了,会影响整个系统的稳定性。
高电压模块进入地方市场至今已有多年,已应用于E14型灯泡和GU10型灯泡中,虽然在E27型灯泡中也有应用,但由于在热传导和电力驱动方面还不足以替代灯丝灯泡,所以受到了限制。如上所述,基本上没发生改变,只不过取得些许进步,以及向专业市场和生产中低档大型昂贵灯具的制造商们推介这种产品的一次尝试。
在此,回顾一下“传统”电源供应系统的一些优点:1)电压范围从90伏到240伏的通用电源供应器基本都得到了认证;2)与应急模块简易集成;3)传统的 LED 不但效率更高,而且价格更为低廉;4)配有1千伏至4千伏的浪涌保护;5)为驱动器和控制器提供了非常广泛的选择空间,包括有 Dali、DMX 以及其他系统。
为避免过分追求简单主义而造成危害,请慎重考虑该问题。通过在具体应用中分析其弊端与利端,能够使设计师的思路更为清晰,同时使其得到更、更充分的应用。