第一篇：全球LED照明产品驱动电源的发展趋势
全球LED照明产品驱动电源的发展趋势
1、背景：
LED半导体照明作为一种新型的行业领域，现行认证的引用标准已不能满足快速的发展趋势。2009年11月18日UL发布的第一版UL870为业界提供了一个的用于LED发光器件为光源的灯具安规标准。在UL8750中规定电源模块(Power suplies)或驱动器(LED Drivers)可选择使用满足UL1310的CLASS 2电源、满足信息技术类安全UL60950-1要求的电源和除了UL1012标准规定以外的CLASS 2电源，在LED光源灯具的电气结构评估时对CALSS 2电源和LVLE电路可豁免较多的电气测试项目。虽欧盟到目前为止未制定一套针对LED光源灯具产品的安全标准，但欧盟一些国家(法国、丹麦等)已开始要求使用满足CLASS 2电源的LED道路照明灯具。国内LED户外照明灯具虽有UL认证，但基本上使用UL60950标准认证的电源，随着LED半导体行业的的深入发展，LED光源产品使用CLASS 2的电源驱动是将来的发展趋势。
2、什么CLASS 2 ：
UL60950-1(信息技术类设备的一般安全要求)中按其电击危险保护措施的程度将电子设备分为CLASS
1、CLASS 2和CLASS 3三类。CLASS 1类设备指除了基本绝缘为电击保护措施外，还采用了其它如接地等保护性措施;CLASS 2类设备指不只依靠基本绝缘，还采取了双重绝缘或加强绝缘为电击保护措施，其绝缘保护效果不依赖于保护性接地或安装条件;CLASS 3类设备指使用特低安全电压(SELV)方式供电且没有危险电压产生。在UL8750和UL1310标准涉及的CLASS 2电源都是满足UL60950中CLASS 2设备防电击安全保护规定的。
3、CLASS 2电源的定义：
LED灯具安全标准UL8750定义的Class 2电源(Class 2 Power Source)是指符合UL1310标准(UL1310是包含在室内和户外使用的CLASS 2电源单元的安全标准要求)要求的隔离电源供电，或符合UL5085-3的要求的低压Class 2和Class 3变压器供电的电路。UL1310定义CLASS 2电源单元(CLASS 2 POWER UNITS)为：与国际电码ANSI/NFPA70一致的，连接到15A或20A的120-240Vac分支电路中与少于150V接地，采用绝缘隔离变压器的提供直流和交流电能源，预期用于提供能源予低压、用电操作的装置。且CLASS 2电源是有限制输出电压和能源容量的设备，在任何情况的输出负载下，输入的电源不超过660W。UL1310对CLASS 2电源的装配机械结构、性能测试要求及产品标示等方面进行了规定，以下针对CLASS 2电源主要的电气性能要求及测试规范进行解析，为LED光源灯具用电源模块的UL认证提供相
关参考。
4、CLASS 2电源的可接触带电部件的电压限值：
UL1310标准中规定CLASS 2电源设备的输出端应提供输出软线、接线端子、绝缘引线或输出接线端子。在电源的防护罩、隔板或不用工具就可被拆卸的护具在拿走后，根据不同试针(图1)、活节探测器(图2)或可触性探测器(图3)可接触带电部件的程度，对输出端最大电压有不同的要求。在测试前需要确认无绝缘的带电部件必须固定在基板或配件表面，不
能因产生回旋或位移而导致可接受的最小间距较少，同时会引致电击危险的带电部件必须被
围起或置于减少可接触危险的地方。
4.1 CLASS 2电源外露接线端可接触的最大电压要求及测试方法：
CLASS 2外露接线端可接受的带电部件最大电压在使用探测器(图2所示)不超过25N(5.62磅)力作用下，不可有超过以下电压的带电部件触碰到探测器：1)、正弦或非正弦的交流电峰值42.4V;2)、连续直流电42.4V;3)、受相等或少于200Hz频率，约50%占空比的直流电峰值24.8V;4)、直流与交流电混合峰值42.4V;
4.2 CLASS 2电源非外露接线端可接触的带电部件的最大电压要求及测试方法：
CLASS 2电源非外露接线端可接受的带电部件最大电压为：在使用试针(图1)和活节探测器(图2)不超过4.4N(1磅)力作用下，不可有以下电路和超过电压的带电部件碰触到试针和活节探测器：1)初级电路;2)正弦或非正弦的交流电峰值42.4V;3)连续直流电60V;4)受相等或少于200Hz频率，约50%占空比的直流电峰值24.8V;5)图4所示的直流与交流电混合峰
值;
图1
图2
图3
图4
5、CLASS 2电源的最大输出电流和功率限值及测试方法：
CLASS 2电源的最大输出电流和功率分为能量固有限定电路(ENERGY LIMITING CIRCUIT)和非固有限定电路(NOT ENERGY LIMITING CIRCUIT)两种限值要求，测试的最大输出电流和输出伏安值应使用电流计和功率计来判定，在无负载调节时，测试样品须断电并冷却至室温
状态。
5.1、固有限定电源最大输出电流和功率的限值和测试方法：
能量固有限定电路是指把电源的输出限制在CLASS 2级别或限制于可接受的能量级别，带有固有限定电路的电源为固有限定电源(LPS)，固定限制电源在任何负载条件下(包括短路和标签上未注明时的输出线相互连接)的最大输出电流不能超过表1列明的数值，最大输出
功率不能大于100伏安。
同时在测试时需要注意以下情况：
1)当设备使用无保护装置的变压器时，须通电60S后测试;
2)当设备使用变压器和能量限制阻抗(如电阻、PTC装置或相似电路)或能量限制电路
保护时，须通电5S后测试;
3)当设备使用变压器和热断器、保险丝、或两者时保护时，须通电60S后测试，同时
将所有保护装置在测试期间失效;
4)当设备使用变压器、能量限制阻抗或能量限制电路和保护装置(如一个热断器、一个保险丝，或两者都用)保护时，通电5S后测试，同时须将所有的保护装置在测试期间失效;
5)当设备使用直流供电，同时使用能量限制阻抗或能量限制电路和保护装置(如一个热断器、一个保险丝，或两者都用)保护时，通电5S后测试，同时须将所有的保护装置在测试
期间失效;
5.2、非固有限定电源最大输出电流和功率的限值和测试方法：
非固有限定电源电路中无能量固有限定电路，需要有包含有限制输出能效和使输出端断电的离散性过载保护装置，输出电流和伏安限值不可超过表2所列明的数值。为判断非固有限定电源是否符合要求，主线连接到电源的设备需要提供测试电流给电阻负载，同时将设备的外表须裹上两层粗棉(炭化材料、灼热或炙热可燃的粗棉不可接受的)。
6、过载保护装置的限值及测试要求：
非固有限定设备中的过载保护装置的次级特定输出电流不可超过表3所列明的时间，测试过程中外壳不可有火焰或熔化金属物，不能引起有火灾或电击危险产生，同时过载保护装置的初级和次级绕组之间以及初级和外露不通电金属零件之间能承受介电电压测试。
7、CLASS 2电源的耐压限值及测试要求：
UL标准中的耐压测试相对于其他安规认证标准(如：IEC或EN标准)的要求偏低，但耐压测试的点比较多。UL1310规定CLASS 2电源设备能承受以下电压加在标准要求的个点之间测试一分钟而不出现击穿或拉弧现象是安全可靠的。
1)、初级电路和可触及不通电金属零件之间，初级和次级电路之间测试电压为1000Vac
加上两倍的最大额定电压;
2)、有多路输出且互联输出的设备，次级电路之间测试电压为1000Vac加上次级电压的总和;
3)、次级电路和不通电的金属零件直接按测试电压为500Vac;
4)、消除无线电干扰和抑制电弧的电容之间测试电压为1.414倍(2U+1000)的直流电势，V值是电源电压的有效值。
需要注意的是：如果电容会导致交流电有超漏时，电容应拿掉后再做交流耐压测试。
8、CLASS 2电源在LED光源产品中的应用分析：
led照明作为继白炽灯、荧光灯之后照明光源的第三次革命，节能优势明显。全球各个国家产业推进迅速，如日本的”21世纪照明”计划、韩国的”固态照明计划”、台湾的”新世纪照明光源开发计划”、中国的“半导体照明产品应用示范工程”计划，这些国家级半导体照明的规划都折射出各国对LED照明产业发展、产业经济与环境能源效益的重视。现时各国正积极推动LED照明计划当中，LED灯泡将列为优先导入照明产品;LED路灯切换计划亦如火如荼，预估2013年全球LED照明产值渗透率将进一步提升近2成。
相比，随着led照明应用市场的快速发展，包括Philips、Osram、GE、SPARK、COOPER、THORN等在内的全球LED照明知名厂商已逐渐在LED户外照明产品中尝试使用CLASS 2驱动电源。相比国内LED照明厂商——基于LED光源产品标准缺失、灯具集成技术及驱动电源设备技术要求较高、CLASS 2驱动电源较传统驱动电源成本弱势等客观因素，真正在LED户外照明产品中应用CLASS 2电源驱动的企业尚属少数。
9、小结：
由UL1310对CLASS 2电源的电气性能要求可知：1)使用开放式裸板电源模块(电源的防触电保护必须依靠灯具外壳)的LED光源灯具UL认证时，其电源模块采用UL1310做CLASS 2电源认证时须以随机方式测试，认证后的电源只能用在随机测试指定产品上，不可作为CLASS 2电源单独销售;2)使用独立外置电源模块(电源的防触电保护以自身外壳防护，且脱离灯具可单独工作)的LED光源灯具UL认证时，其电源模块可做带有CLASS 2电源标志的UL认证单独销售;3)UL1310的CLASS 2电源的输出可接触的电压限值为42.4V;4)固有限定电源输出最大伏安值为100VA;5)非固有限定电源的过载保护装置的次级电流为10A;6)CLASS 2电源的最高耐压测试值为2U+1000Vac。
第二篇：LED日光灯管驱动电源解决方案
LED日光灯管驱动电源解决方案
核心提示：目前，LED应用于日常照明越来越普及，从户外照明到室内照明，目前，LED应用于日常照明越来越普及，从户外照明到室内照明，都能看到led照明产品的足迹，LED具有节能、环保、寿命长、易控制等特点，led日光灯管也因为其寿命长、节电等特点做为室内照明应用较为重要的成员。
开关电源作为LED日光灯管的重要组成部分，分为两种：隔离电源和非隔离电源。隔离电源是指输入端和输出端有变压器隔离，能把输入和输出隔离起来，安全性高。由于加入了隔离变压器，电源的效率会有所降低，通常大约在85%左右，而且变压器的体积也比较大，放进灯管内部空间就会显的比较紧张。
非隔离电源是指在输入端和输出端有直接的电连接，因此触摸输出部分有触电的危险。目前用得较多的是非隔离降压型电源，也就是把交流电整流以后得到直流高压，然后用Buck电路进行降压和恒流控制。
这种非隔离电源的特点为：电路简单、体积较小；通常效率在88-90%之间；可以输出高压支持上百个LED通过不同的串并联组成的灯串。然而这种非隔离电源也有局限性，因为非隔离的电源会把交流电源的高压引到输出部分，引发触电的危险。通常交流输入与灯管铝散热外壳之间靠印制板绝缘，虽然这个耐压可以做到2000V，但是还是很难通过CE等安全认证。综合比较，这两种电源各有优势，非隔离电源侧重于效率，减少了能源的损耗，而隔离电源重视安全，在效率等方面略逊于非隔离电源，因此不同的选择也是见仁见智。尽管采用隔离电源的方案可以简化散热和灯罩的设计，但是由于非隔离电源体积小、效率高、成本低、性价比高，所以人们还是更多地采用非隔离电源，宁愿在灯具的结构和灯壳上下功夫。拿T8 LED日光灯管来说，电源可以采用内置式和外置式。内置式的最大优点就是可以直接替换现有的荧光灯管，而无需做任何改动。内置式电源又可分为两种情况：
一是做成长条形电源板，放置在灯管的铝外壳内，由于电源和电源旁边的灯珠温度会很高，严重影响电源和灯珠的寿命，因此这里不着重考虑；二是做成两段电源，分成两块电路板分别放在灯管的两端灯头内，两段电源由于灯头空间狭窄，结构设计相对要复杂。基于以上方面的考虑，采用内置非隔离方式的两段电源方案对T8 LED日光灯管来说是一种比较理想的选择。目标是要实现以下参数和性能：输入电压范围85V-265Vac，功率因数>0.9，电源效率>90%，交流输入端与铝外壳之间的绝缘电压为3000Vac，能满足相关EMC标准要求，能够过CE和UL等认证要求。
朝祥光电LED日光灯电源制造商
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第三篇：如何匹配LED灯具的驱动电源方案
怎样匹配led灯具的驱动电源方案
随着LED照明产品也越来越多的的进入寻常百姓家，广大LED照明灯具生产厂家开始由杂转专。尤其是涉及专业照明领域，一些LED使用场所设定了预设的照明节能方案，那么作为LED节能应用方面，厂家的工程设计人员如何根据客户的要求，进行专业的LED光电匹配呢？以下是个人实践获得的一些心得，在此与大家分享。
现在我们以一支18的led灯管为例，解析设计思路：
那么我们以最常用的3528灯珠为例，LED灯管初面世时，因价格空间比较大，灯带厂家都是采用电流一致性高，高亮度的LED芯片，这类芯片电流普通是：20mA；
第一、先计算一粒灯珠的功率：3528一粒灯珠由1粒芯片组成，电压：3.2V；(并联电路：电压不变，总电流相加)如果是品质好的LED芯片：单个芯片电流为0.02A，那么一粒灯珠的功率为0.02A×3=0.06W.但是市场的LED芯片在实际的设计中：单个芯片电流设计为0.018A（考虑余量），那么一粒灯珠的功率为0.018A×3.2v=0.0576w.第二、我们首先要考虑灯管是隔离还是非隔离的。功率W计算=电压V×电流A，那么我们先可以大概估算要多少颗灯珠：18/0.0576=312.5约为312颗
第三、我们假设它是隔离的，一般电压要小于36v，即为36/3=12串非隔离的一般设为24串就可以。312/12=26并；312/24=13并。这样我们就能初步确定两种12串26并隔离的和24串13并非隔离的方案。第四、我们可以根据这个选驱动方案：第一对于这种工程师可以跟驱动厂直接沟通，让他们把输入功率调到18w，告诉他们你的灯珠串并方式。如果面对的是销售你可以告诉你led驱动输出的电流电压如下：隔离的方案：电压V=36vI=0.18*26=470MA非隔离的方案：电压V=72vI=0.18*13=235MA
第五、值得注意的是以上是理想的设计，但是实际中往往我们在设计时要考虑到很多，比如说成本来说，首先我们灯珠的颗数在312颗，这时灯板的功率已经18w，那灯具的功率肯定大于18w。所以这时要考虑驱动的效率和pf值：假如电源功率18w，pf值0.95效率0.85，那我们会根据电源来设计pcb板。
方法如下：灯板的功率=18*0.85=15.3w 等数数目=15.3w/0.0576=265.6约为266但是考虑12串我们把灯珠数目定位264颗。这样又是另外两种方案：12串22并和24串11并当然也可以是11串24并和22串12并都行只要你隔离的电压小于36v就没事。这也是反向设计的一种思路。一般都是两者相结合的。
做完以上的LED电源匹配设计工作，就可以根据产品要求进行电源线路板设计了。
第四篇：基于SA7527的LED照明驱动电路的设计
基于SA7527的LED照明驱动电路的设计
随着社会的发展，人们越来越提倡绿色照明，LED日光灯作为其中一种正在被广泛使用，LED日光灯相对于普通的日光灯具备节能、寿命长、适用性好等特点，因单颗LED的体积小，可以做成任何形状，拥有回应时间短、环保、无有害金属、废气物容易回收、色彩绚丽、发光色彩纯正等优势。本文通过SA7527设计的一款LED日光灯驱动电路，稳定可靠性比较好，不仅能够降低日光灯的成本，提高它的转化效率，还可以实现恒流恒压输出，同时能驱动不
同功率的LED。
一、电路的设计
1.电路组成
全电路由抗浪涌保护、EMI 滤波、全桥整流、反激式变换器、PWMLED驱动控制器、闭
环反馈电路组成，如图1。
图1 基于SA7527的LED驱动电路框图
2.主电路分析
主电路如图2所示。从AC220V看去，交流市电入口接有熔丝F1和抗浪涌的压敏电阻RV1，熔丝起到线路输入电路过流保护的作用，压敏电阻RV1用来抑制来自电网的瞬时高电压保护输入线路的安全，之后是EMI滤波器，L1，L2，C1是共模滤波器，L3，L4，C2是差模滤波器，DB107是全桥整流电路，C13是一个电容滤波器，经过整流后的电压(电流)仍然是有脉冲的直流电。为了减少波动，通常要加滤波器，由R19，C8，D5组成的RCD缓冲电路是为了防止功率管Q1在关断过程中承受大反压，缓冲电路的二极管一般选择快速恢复二极
管。
输出滤波器C10，C11，C12并联是为了减少电压纹波。
本电路的特点：(1)宽电压输入范围;(2)恒流/恒压特性;(3)由LM358组成的输出反馈取样与恒流/恒压控制电路，成本低，控制精度高，调试简单;(4)本电路可以驱动不同功
率的LED。
3.启动电路的设计
启动电路如图2所示。为了使电路正常启动，应该在整流桥整流后的变压器初级线圈与SA7527的供电电压端8脚之间连接一个启动电阻R20，并在8脚与地之间连接一个启动电容C9。接通电源时，流过启动电阻R20的电流对启动电容C9充电。当C9的充电电压达到启动门限电压(典型值为11.5V)后，SA7527导通，并驱动功率管Q1开始工作。整流后电压的最大值和最小值分别用U imax和U imin来表示，I STmax为最大启动电流，V th(st)max为启动门限电压最大值，启动电阻R20由下列公式(1)和公式(2)来确定，该电阻应选择功率电
阻，最大消耗功率不能超过1W。
图2 主电路和启动电路
启动电容C9应由下式来确定：
式中，I dcc为动态工作电流;f ac为交流电网频率;HY(ST)为欠电压锁定滞后电压。
4.控制电路的设计
4.1芯片介绍
SA7527是一个简单而且高效的功率因子校正芯片。此电路适用于电子镇流器和所需体积小、功耗低、外围器件少的高密度电源。
4.2控制方法的分析
控制电路如图3所示。该控制电路是峰值电流控制模式，当功率管Q1导通时，二极管D6，D7截止，变压器T1的原边电感电流线性上升，当电流上升到乘法器输出电流基准时关断功率管Q1;当功率管Q1关断时，二极管D6，D7导通，电感电流从峰值开始线性下降，一旦电感电流降到零时，被零电流检测电阻检测到，功率管Q1再次导通，开始一个新的开关
周期，如此反复。
图3 控制电路
4.3零电流检测电阻的设计
零电流检测端外围电路如图4所示。MOSFET功率管利用零电流检测器导通，并且在峰值电感电流达到由乘法器输出设定的门限电平时关断。
图4 零电流检测端外围电路
一旦电感电流沿向下的斜坡降至零电平，SA7527的零电流检测器通过连接于5脚的变压器副绕组电压极性的反转进行检测，SA7527的7脚产生输出，驱动MOSFET功率管又开始导通。当电感电流沿向上的斜坡从零增加到峰值之后，MOSFET功率管则开始关断。直到电感电流降至零之前，MOSFET功率管一直截止。由芯片介绍资料可知，零电流检测端电流最大不能超过3mA，因此零电流检测电阻R25由下式来确定。
式中，Vcc为芯片供电电压。
4.4输入电压检测电阻的设计
乘法器外围电路如图5所示。交流输入经整流后得到一个半波正弦形状的电压波形，为了使输入电流较好地跟踪输入电压波形，我们要在交流输入整流后进行电压采样，经电阻R21和R22分压后，电压约缩小100倍输入到SA7527的3脚，在电阻R2并联一个电容C15除整流后的电压纹波。由芯片的内部结构可知，乘法器输入端3脚电压在3.8V以下可以保
证较好的功率因数校正效果。
图5 乘法器外围电路
因此应满足3脚的最大输入电压不超过3.8V，即：
4.5电流感应电阻的设计
电流检测外围电路如图6所示。
图6 电流检测外围电路
电路采用峰值电流检测法，因此在MOSFET功率管的源极与地之间接上一个电流感应电阻 R24，MOSFET功率管的源极端接在SA7527的电流感应端4脚CS端，一般的应用电路中会在电流感应电阻后接上一个RC滤波电路以滤去开关电流的尖峰，因为SA7527芯片内部已经有RC滤波电路，所以这里不必加外围RC滤波电路，从而减少了SA7527的外部元件数量。电流感测比较器采用RS锁存结构，可以保证在给定的周期之内在驱动输出端仅有一个信号脉冲出现。当电流感应电阻两端的感应电压超过了乘法器的输出端门限电压时，电流感应比较器就会关断MOSFET功率管并且复位PWM锁存器。电感电流的峰值在正常情况下由乘法器的输出Vmo来控制，但压是当在输入电压太高或者输出电压误差放大器检测出现问题时，电流感应端的门限电值就会在内部被钳位在1.8V。这是由于芯片内部的电流感应比较器的反相输入端接有一个1.8V的稳压二极管，因此电流感应电阻的取值要满足公式(6)和公式(7)
两个条件。
其中 的差值。
K为乘法器增益，ΔVm2 =Vm2-Vref，为电压误差放大器的输出与芯片内部参考电压
4.6闭环反馈电路的设计
闭环反馈电路如图7所示。该电路是一个恒流恒压输出电路，它是由双运放LM358和TL431构成的电流控制环和电压控制环，先恒流后恒压，先是电流采样，D2导通，D1截止，实现恒流，然后是电压采样，D1导通，D2截止，实现恒压。
图7 闭环反馈电路
电流控制环：TL431是精密电压调整器，阴极K与控制极R直接短路构成精密的2.5V基准电压。该电压由R11送到LM358的5脚(同相输入端)，R5直接从输出端采样电流，将电流转换成电压，再将电压值送到LM358 的6脚(反相输入端)，将同相输入端的电压和反相输入端的电压进行比较，并在7脚输出高低电平来控制流过光耦EL817的导通与关断，进而通过 SA7527控制变压器一次侧输出占空比的大小，达到稳定输出电流的结果，C1，R3为反相输入端与输出端的反馈元件，可通过调整其数值来调整放大器的反馈增益。当电路接
P5端口时，输出电流的大小为：，其他端口同例。
电压控制环：TL431是精密电压调整器，阴极K与控制极R直接短路构成精密的2.5V基准电压。该电压由R10送到LM358的3脚(同相输入端)，R7直接从输出端采样电压，R7，R9组成分压电路，将分压值送到LM358 的2脚(反相输入端)，将同相输入端的电压和反相输入端的电压进行比较，并在1脚输出高低电平来控制流过光耦EL817的导通与关断，进而通过 SA7527控制变压器一次侧输出占空比的大小，达到稳定输出电压的结果，C3，R8为反相输入端与输出端的反馈元件，可通过调整其数值来调整放大器的反馈增益。当电路接P
1端口时，P1端口的输出电压为：
其他端口同例。，二、电压控制环和电流控制环的建模与仿真
1.电压控制环的建模与仿真
首先一个重要的中间量是TL431阴极电压变化量k Δv 与输出波动o Δv的关系式为：
其中
阴极的电压变化引起光耦二极管电流变化：
高压感应侧光电流变化：
其中
反馈网络：
组成控制框图如图8所示。
图8 电压环结构
系统的开环传递函数：
将R 2=4.7KΩ，R 7=150kΩ，R 8 = 2。2 k Ω，R 9 = 4。7 k Ω，R 19=1kΩ，C 3=1mF，CTR =100%，101 pwm k= L? f = 代入式1 6 中，用MATLAB仿真得到电压控制环的波特图如图9所示。交越频率4.8KHZ，相位裕量100o。
图9 电压环的波特图
2.电流环控制环的建模和仿真
系统的开环传递函数：
将R 2 = 4。7 k Ω，R 3 = 2。2 k Ω，R 4 = 2。2 k Ω，R 5 = 0。3 6 Ω，R 19=1kΩ，C 1=1mF，CTR =100%，101 pwm k= L? f = 代入式1 9 中，用MATLAB仿真得到电压控制环的波特图如图10所示。交越频率220kHz，相位裕量46°。
图10 电流环结构
三、实验结果分析
搭建一个18W的实验电路接入电源，用各种仪器测试的波形图如图
11、图
12、图13和图14所示。从上面波形图可以看出，输出电流电压能够恒流恒压输出，电路效率达到85%
以上，功率因素(PF)达到90%左右。
图11 电流环的波特图
图12 电流电压输出波形
图13 输入电压和效率曲线
图14 输入电压和功率因数曲线
结论
LED日光灯是一种绿色光源，有着非常广泛的应用前景。通过仿真和实验验证，本电路能宽电压输入，恒流恒压输出，电流控制环和电压控制环不仅响应速度快而且稳定，输出电流电压都很稳定，电路的效率达到85%以上，达到了满意的效果，该电路还有多个端口，能够驱动不同功率的LED，能够在实际生活中应用。
第五篇：2010全球LED照明市场现状及策略总结
南京净石环境工程有限公司
2010全球LED照明市场现状及策略总结
1907 年Henry Joseph Round 第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。由于其发出的黄光太暗，不适合实际应用；更难处在于碳化硅与电致发光不能很好的适应，研究被摒弃了。
二十年代晚期Bernhard Gudden 和Robert Wichard 在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的的黄磷发光。再一次因发光暗淡而停止。
1936 年，George Destiau 出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告。随着电流的应用和广泛的认识，最终出现了“电致发光”这个术语。二十世纪50 年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的LED,并于60 年代面世。据说在早期的试验中，LED 需要放置在液化氮里，更需要进一步的操作与突破以便能高效率的在室温下工作。
第一个商用LED 仅仅只能发出不可视的红外光，但迅速应用于感应与光电领域。60年代末，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED.磷化镓的改变使得LED更高效、发出的红光更亮，甚至产生出橙色的光。
到70 年代中期，磷化镓被使用作为发光光源，随后就发出灰白绿光。LED 采用双层磷化镓蕊片（一个红色另一个是绿色）能够发出黄色光。就在此时，俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LED.尽管它不如欧洲的LED 高效。但在70 年代末，它能发出纯绿色的光。
年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LED 的诞生，先是红色，接着就是黄色，最后为绿色。到20 世纪90 年代早期，采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的LED.第一个有历史意义的蓝光LED 也出现在90 年代早期，再一次利用金钢砂-早期的半导体光源的障碍物。依当今的技术标准去衡量，它与俄国以前的黄光LED 一样光源暗淡。
年代中期，出现了超亮度的氮化镓LED,随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓Led.超亮度蓝光蕊片是白光LED 的核心，在这个发光蕊片上抹上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。今天在LED 市场上就能看到生产出来的新奇颜色，如浅绿色和粉红色。随着人类在LED超亮度的领域的技术进步，LED在消费电子的运用也越来越广泛。
二、LED的分类及特点
a）常见LED的分类
A、按发光管发光颜色分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管不适合做指示灯用。
B、按发光管出光面特征分为圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。
C、从发光强度角分布图来分有三类：
高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°~20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。
标准型。通常作指示灯用，其半值角为20°~45°
散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45°~90°或更大，散射剂的量较大。
D、按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
E、按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
F、按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度小于10mcd）；超高亮度的LED（发光强度大于100mcd）；把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA,而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。
b）LED的特点
发光二极管（LED）作为第三代半导体照明光源。这种产品具有很多梦幻般优点：
1）光效率高：光谱几乎全部集中于可见光频率，效率可以达到50%以上。而光效差不多的白炽灯可见光效率仅为10%-20%.2）光线质量高：由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，属于典型的绿色照明光源。
3）能耗小：单体功率一般在0.05-1w,通过集群方式可以量体裁衣地满足不同的需要，浪费很少。以其作为光源，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/8-10.4）寿命长：光通量衰减到70%的标准寿命是10万小时。一个半导体灯正常情况下可以使用50年，即使长命百岁的人，一生最多也就用2只灯。
5）可靠耐用：没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，非正常报废率很小，维护费用极为低廉。
6）应用灵活：体积小，可以平面封装，易开发成轻薄短小的产品，做成点、线、面各种形式的具体应用产品。
7）安全：单位工作电压大致在1.5-5v之间。
8）绿色环保：废弃物可回收，没有污染，不像荧光灯一样含有汞成分。
9）响应时间短：适应频繁开关
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以及高频运作的场合。
三、LED产业链分析
a）LED产业链情况
LED元件按照其制作过程分为上游单晶片与磊晶片制作，中游晶粒制作（将单晶片经过光刻、腐蚀等程序切割出LED晶粒），下游则通过封装制成LED成品，详见下图：
b）国际市场产业链分布情况分析
位于产业链中、上游的芯片制作及晶圆材料的制作由于技术难度较高，且西方对中国的技术封锁，该领域的为美国、欧洲（主要是德国）及日本的企业所垄断，有少数台湾企业具备这个领域的核心技术，有竞争力的本土企业较少，特别是在大功率LED方面，几乎没有本土企业。
我国LED封装企业总体上以民营企业为主，从业人员年轻化，文化程度参差不齐，企业增长较快，对外来产品、技术的模仿能力极强。企业注重短期效益，忽视品牌建设，缺乏长期的战略规划。
位于下游的LED封装企业，60%分布在中国大陆地区，且臣不断上市的趋势，所以，中国大陆地区是名符其实的世界LED封装基地。
c）我国LED产业投资态势分析
LED行业具有比较长的产业链（包括上游、中游、下游及应用产品），每一领域的技术特征和资本特征差异很大，从上游到中游再到下游，行业进入门槛逐步降低。上游外延片具有典型的“双高”（高技术、高资本）特点，中游芯片技术含量高、资本相对密集，下游封装在技术含量和资本投入上要低一些，而应用产品的技术含量和资本投入最低。仅从投资规模看，LED产业链各环节的情况大致如下：
LED产业链的不同特点吸引了不同的投资对象。从我国国内来看，上游和中游的外延/芯片领域受到资本实力强大的企业的关注，这些企业有上市公司（如江西联创、长电科技等），也有资本雄厚的民营企业（如深圳世纪晶源、厦门三安、大连路美等），目的是通过上游和中游高端切入，力争在LED领域占据主导地位；但该领域投资额度大，专业技术人才比较匮乏，投资风险比较大，已投资企业的回报率还不高。下游封装领域近期也受到投资者的高度关注，相对于外延芯片“双高”的特点，投资封装领域不但可以降低技术风险，且投资规模适中，更加接近于应用市场而降低市场风险，故受到投资者的青睐，尤其是对功率型封装更加充满期望。应用产品的市场准入门槛最低，是直接面对终端市场的领域，技术风险小、投资额低而且回收快，是小额资本进入LED行业的首选，如圣诞灯、草坪灯、手电筒、指示灯、信号灯等产品，这类企业在深圳、广州、厦门、宁波等地已经形成了产业集聚；但因该领域进入门槛低，市场竞争日益激烈，定单对企业的生存与发展致关重要，多数厂商采取低价竞争策略，产品品质缺乏基本保证。
四、LED的应用领域市场分析
随着LED发光效率不断提升，LED在应用上呈现多层次的变化（见图2），从传统应用到手机、汽车，预估在06年开始将应用在行动设备、汽车产业、LCD面板及一般照明四部份，发展趋势如下图：
a）LED显示屏市场分析
LED显示屏是LED主要应用市场，2006年，中国LED显示屏市场需求额为40.5亿元，比2005年增长25.1%.美国市场研究公司Communications Industry Researchers（CIR）预测，5年内全球LED显示屏市场将从2004年的32亿美元，增长至2008年的56亿美元。
目前LED显示屏已经广泛应用到车站、银行、证券、医院。在LED需求量上，LED显示屏仅次于LED指示灯名列第二，占到LED整体销量的23.1%.由于用于显示屏的LED在亮度和寿命上的要求高于LED指示灯，平均价格在指示灯LED之上，这就导致显示屏用LED市场规模达到32.4亿元，超过指示灯位居榜首成为LED的主要应用市场。凭借着独特优势，LED显示屏广泛应用在体育场馆、市政广场、演唱会、车站、机场等场所。
b）LED背光源市场分析
LED早已应用在以手机为主的小尺寸液晶面板背光市场中，手机产量的持续增长带动了背光源市场的快速发展。特别是2003年彩屏手机的出现更是推动白光LED市场的快速发展。
2007年起，笔记本电脑屏、液晶（LCD）显示器、液晶电视采用LED背光源逐渐普及，这将成为全球LED产业新的发展动力。
c）LED汽车车灯市场分析
LED灯响应时间仅为20ms,这也是其与传统钨灯（响应时间25ms）相比的另一大优势。这种快速的响应时间使其入选刹车指示灯的最佳产品，在遇到事故需刹车时，它能够给驾驶员提供更多的反应时间，这相当于使时速60英里的汽车少行驶24英尺的距离。
大量数据显示车用LED会有一个光明的前景。根据法兰克福车展的观察报告及LED和汽车制造商的调查报告，Fox预计，到2013年外部应用类LED销售额会与内部应用类持平，车用LED市场总值将超过12亿美元。Volkswagen和DaimlerChrysler也已加入该行业。
车用LED应用增多的一个最大因素就是欧洲昼行灯的普及，昼行灯已经席卷加拿大、芬兰、瑞典和美国，成为一股风潮。据报道，昼行灯能显着降低交通事故的发生。
面对昼行灯日益增加之势，欧洲各国正积极制定标准。而LED即是昼行灯的最佳选择，预计将占有1亿美元的市场份额，这与尾灯应用领域收入持平。LED作为汽车车灯主要得益于低功耗、长寿命和相应速度快的特点。LED将逐步实现从汽车内部、后部到前部的转移，[2] 南京净石环境工程有限公司
最终占据整个汽车车灯市场。凭借着汽车的巨大产能，LED车灯市场面临着巨大的发展潜力。
2005年中国LED汽车应用市场规模为0.29亿元，其中汽车车灯市场规模为0.21亿元。从整个LED应用市场看，汽车应用市场还处于起步导入期，但随着中国汽车市场的蓬勃发展，LED在该领域的广泛应用是可期的。
d）LED室内灯饰及交通灯市场分析
室内装饰灯市场是LED的另一新兴市场。通过电流的控制，LED可以实现几百种甚至上千种颜色的变化。在现阶段讲究个性化的时代中，LED颜色多样化有助于LED装饰灯市场的发展。LED已经开始做成小型装饰灯，装饰幕墙应用在酒店、居室中。2005年室内装饰灯市场规模达到1.58亿元。随着白光LED及大功率LED技术的日益成熟，LED在灯饰市场的应用前景将更加广阔。
经过多年的替换工作，全国主要城市由传统交通灯替换为LED交通灯的工作已经接近尾声。LED交通灯市场在经历了多年的高速成长期后，2005年市场规模达到15.2亿元。
二、三级城市的交通灯建设及替换工作使了LED在交通灯市场的持续增长成为可能。预计2008年LED在交通灯市场的规模将达到近30亿元。
e）LED景观照明市场分析
景观照明市场主要以街道、广场等公共场所装饰照明为主，推动力量主要来自于政府。受到2008年北京奥运会和2010年上海世博会的影响，北京、上海等举办地加快了景观照明的步伐，由于LED功耗低，在用电量巨大的景观照明市场中具有很强的市场竞争力。目前，LED已经越来越多地应用到景观照明市场中。2005年中国景观照明市场规模超过7亿元，在上述两个主要活动的带动下，景观照明市场会在2007年达到72%的高增长率。
此外，奥运会和世博会的主要作用远远不再于自身带动景观照明市场的成长，更重要的是其榜样作用。为了迎接奥运会和世博会的召开，北京、青岛、上海等地将建成一批LED景观照明工程，这些工程在装饰街道的同时还将起到示范作用。其他城市在看到LED在景观照明中的出色表现会减少对于LED景观照明的使用顾虑，加快使用LED在景观照明中的应用。LED将会从一级城市快速向二级、三级城市扩展。
f）通用照明市场分析
LED作为一种新型的照明技术，其应用前景举世瞩目，尤其是高亮度LED更被誉为21世纪最有价值的光源，必将引起照明领域一场新的革命。自从白光LED出现，无论是发光原理还是功能等方面都具有其它传统光源无法匹敌的优势，因此，LED照明已成为21世纪居室照明领域的一种趋势，LED将取代传统白炽灯和日光灯，传统照明灯具已面临严峻挑战。
对于进入通用照明市场而言，功率白光LED除面临着诸如发光效率低、散热不好、成本过高等问题外，还将面临到光学、机构与电控等的整合以及LED照明产品通用标准的制订。但这些问题，已得到逐步解决，这为LED进入通用照明市场奠定了基础，赛迪顾问预计LED进入通用照明市场已成必然之势。
我国已成为世界第一大照明电器生产国和出口国，2006年中国照明行业产值约1600亿元。全国现有照明电器生产企业6000家，灯饰、灯具生产企业约4000家，预计未来5年内约有30%的企业将涉足LED照明产品的生产，这必将导致LED需求量的大幅提升。
g）产品应用分布
产品应用分布主要在以下三类：
第一类：信号指示应用：所有电子设备的功能指示灯，交通指示灯等
第二类：显示应用：指示牌、广告牌、大屏幕显示、背光显示等；
第三类：照明应用：便携灯具、汽车用灯、景观灯饰、路灯照明、特殊照明、普通照明
应用市场分布见下表：（单位：百万美元）
五、我国LED市场分析：
a）发展情况：
自20世纪60年代末，中科院长春物理所研发成功GaAsP红光LED至今近40年来，中国LED的发展已具有相当的规模，至2006年，全国约有LED各类企业4000多家，从业人员超过100万，其中从事LED生产的企业600多家，且主要集中在下游封装行业，LED器件年产量500亿只/以上（LED应用的成品产量与规模无法统计）年市场规模约400亿元。
b）市场范围：
近年来中国制造业规模与水平得到很大提升，中国已成为世界工厂。中国制造的各种产品分布在世界的各个角落。LED产品之芯片、封装、模块在国内流通，经组装成各种成品后销往世界各地。按地域划分LED的市场主要集中在经济发达的珠三角及长三角地区，市场占据全国应用市场的95%以上。
六、LED制造装备（封装设备）发展现状分析
a）上、中游的外延生产及芯片制造设备行业：
全球有近200家公司和300多所大学以及研究机构从事氮化镓基LED的材料生长、器件制作工艺和相关装备制造的研究和开发工作，居于领先水平的公司主要有日本的Nichia、ToyotaGosei、索尼、三洋、美国的CreeLumileds,欧洲的Osram、菲利普、中国台湾的芯片厂家主要有国联、晶元、光磊、广镓、灿元、连威等，由于核心技术为欧美等发达国家所掌握，国内厂商尚处在研究阶段，尚未形成规模生产，其中中电科技集团公司第四十五研究所、第四十八研究所、第二研究所3个研究所在该领域已取得一些成就；
b）下游封装设备行业：
下游封装设备行业，全球有近50家公司，居于领先地位的有：瑞士的ESEC,[3] 南京净石环境工程有限公司
美国的K&S,日本的SHINKAWA、日本的RENESAS、德国的西门子（F&K）香港的ASM.国内从事下游封装设备制造的有约30家，从技术实力来及规模来说以大族光电、翠涛自动化、大赢数控实力最强，大族2006年才进入该行业，产品仅限于固晶机、分光机，需财力较强但技术能力一般；翠涛自动化，仅固晶机、焊线机两条产品线，其中在焊线机产品线在市场上有较好的口碑；大赢数控产品线较全面，几乎涵盖了LED封装所需设备的全线产品线，主要有：固晶机、焊线机、喷胶机、分光机、灌胶机、一切机，其中在分光机、灌胶机有较强的实力。
c）总体情况：
A、国外LED封装设备因价格过高，国内LED制造企业难以接受，所以国外设备在大陆地区的市场占有率并不高。
B、国内设备厂商除大族光电、翠涛自动化、大赢数控规模稍大之外，其它设备厂商的规模都较小（平均人数不足100人），且融资能力较差，这已成为其发展壮大的主要瓶颈，谁能突破这个瓶颈谁就能在竞争中占据优势；
C、国内厂商技术能力普遍较低，由于该行业刚刚起步，国内厂商技术积累较薄弱，所以技术能力普遍较弱，且国内厂商大都急功近利，真正培养自己技术人员的企业较少，导致该行业技术层次普遍较低；
D、国内LED设备行业尚处在行业生命周期的快速发展，竞争态势不明了，具有较强技术及经济实力的领导厂商尚未形成，此时正是投资该行业的最佳时期；
七、行业机遇与挑战简析
A、LED设备行业的机遇
1）LED的诸多优势决定了其广阔的发展情景
LED具有省电、寿命长、耐震动、响应速度快、散热低等特点，LED正取代传统光源，被广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域，在我们的日常生活中的家用电器、电话机、仪表板照明、汽车防雾灯、交通信号灯等设备中随处可见。
近几年来，LED制造工艺和相关新材料的开发和应用不断进步，各种颜色的高亮度LED取得了突破性进展，其发光效率提高了近1000倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出现，使LED应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。业界专家指出：高亮度LED是继爱迪生发明白炽灯泡后最伟大的发明之一。更有人认为：利用火光摆脱日光照明束缚是人类光源的第一次革命，爱迪生发明的电灯泡是光源的第二次革命，而LED光源将会成为人类光源的第三次革命。
LED照明产品以其固有的优越性吸引着全世界的目光。LED电子节能灯以其高光效、高显色、节电能、长寿命的优异性能被誉为民用第三代新光源、绿色环保产品，代表二十一世纪照明光源的发展方向。在我国，照明用电量约占全社会总用电量的12%,如果把现有普通白炽灯全部换成节能灯，全国一年可节电600多亿度，相当于三峡电站的年发电量。
2）政府的大力扶持必将有利于LED产业链的飞速发展
我国LED产业起步于1970年代，上世纪90年代后期高亮度LED产业得到迅速发展。2003年科技部启动国家半导体照明工程，同时推动国家半导体照明产业化基地的建设，共建成大连光产业园、上海张江高科技园、南昌联创光电科技园、厦门开元科技园、北京亦庄经济技术开发区和深圳光明高新区六个产业基地。
据深圳LED照明产业促进会的资料显示，深圳LED照明产业近年来发展迅猛，截至去年底，深圳已有700多家LED照明相关企业，覆盖了从衬底到外延片、芯片、封装等环节，初步形成一个完整的LED产业链，产值占去了全国产业的半壁江山，出口方面则为全国出口总额的三分之二左右。
市科技信息局有关负责人透露，为促进LED照明产业快速有序发展，深圳将对此产业进行细分，培育和扶持一批自主创新能力强、技术先进、主业突出的LED行业骨干企业，带动深圳LED照明产业链整体水平提升。目前，设在光明高新区内的国家LED照明工程产业化基地正在积极建设中，该位负责人表示，在此基地内政府将投资4亿元建设配备LED照明产业基本生产环境条件和配套技术的规范化厂房和办公设施，即企业加速器，为高速成长的中小LED企业提供充足的发展空间和深层次的专业化服务。
据介绍，为提高深圳LED照明产业的研发和创新能力，政府将加大科技研发资金的扶持力度。初步制定的扶持政策表明，市科技研发资金每年将安排不少于2000万扶持LED照明企业的发展，实施一批重大产业化项目和技术攻关项目，形成具有自主知识产权的LED照明核心技术、专利和标准。此外，市政府政策性抵押担保机构将适当放宽贷款额度与抵押物的价值比例，探索利用再担保资金解决此行业的相关企业贷款问题，并鼓励LED企业参加自主创新企业成长路线图计划，支持LED照明企业在资本市场融资等等。
3）LED设备供应商面临前所未有的历史机遇
目前，国内从事LED下游封装生产的企业众多，除本土LED封装厂外，已有不少跨国企业在国内设立封装厂。本土LED生产企业除供应国内需求外，还不断把产品出口到国外市场。而近年来，受到成本压力的影响，国际上一些知名的LED企业也逐步把生产基地移到了中国，随着国际LED生产大厂不断把生产基地转移至国内，加之国内众多的LED本土企业，中国正在成为全球LED主要生产基地。
据统计2005年中国
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LED市场容量更是突破百亿元大关，达到114.9亿元；2006年LED的产值将达到140亿元，据专家预测，由于白光LED技术的日益成熟，在通用照明市场的带领下，预计2008年LED应用是在市场规模将达到540亿元，到2010年国内LED产业的规模将超过1000亿元。
众多的LED封装企业及其庞大的生产规模，给LED生产设备的制造厂商提供了前所未有的发展机遇。
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