半导体照明产业外围配套技术对产业进程的影响及其对策

超高亮发光二极管发光效率高，体积小，寿命长，使用安全，是特种照明的理想光源，并逐渐向一般照明领域普及，发展前景广阔。2004年科技部牵头，联合国务院六部委启动了国家半导体照明工程项目，促进了国内半导体照明工业的发展。随着超高亮发光二极管生产技术的成熟和产量的增加，生产成本不断下降。目前小功率超高亮发光二极管已经大批量生产并获得了广泛的应用。大功率超高亮管有1W、3W、5W等规格在市场上销售。但是，由于散热问题的困扰，只有1W和3W的规格获得了一定的应用。

半导体发光器件用于一般照明必须同时具备两个优势：核心器件的技术、经济优势和外围配套器件的技术、经济优势。

核心技术方面，主要在于解决发光管的发光效率、使用寿命、生产成本等问题。目前，国内、国外都投入力量加紧研究，并且不断取得新的突破。目前大功率发光管在市场上已经能够买到，1瓦的大功率发光管国内市场15元，3瓦的大功率管 25元，一些高端用户接受这个价格应该没有问题。但是，大功率发光二极管在民用照明方面的实际应用并不多，究其原因，主要有两个制约因素：1、大功率发光管的市场价格太高；2、驱动电源的配套问题没有很好的解决。

由于半导体材料的物理特性，发光二极管正常工作时的管压降约3伏左右，小功率管的工作电流约20毫安，大功率管的电流较大，1瓦的发光管电流在300--350毫安，3瓦的管子电流在1 安培左右。由于一般照明的原始电源是220伏或者110伏交流市电，因此，使用超高亮发光管做照明必须解决电源变换的问题。用一个什么方案把高电压的交流电变换成低电压的直流电驱动大功率发光二极管，各发光管生产厂目前都不能给用户提供一个理想的方案。这样，用户买到管子以后就得自己想办法解决电源供电的问题，但是，对于一般用户来说，解决好这个问题并不容易。这就极大的限制了用户的使用，从而制约了生产厂的生产量，厂家自然也就没办法靠增加产量来降低生产成本，该产业陷入价格—应用—产量—成本—价格这样一个怪圈难于解脱。怎么解套，是该产业目前面临的一个重要课题。

当前LED灯在电源供给方面存在的问题

目前市场上能见到的用超高亮发光二极管制作的LED灯主要有两种：多个小功率发光二极管串联结构和单个大功率发光二极管结构，由于工作特性不同，驱动方法也不相同。

为了减小体积和降低成本，目前市场上出售的多个小功率发光管串连结构的LED灯普遍采用电容降压再整流输出的简易供电方案。这种方法驱动发光管大部分电压降落在了电容上，致使电路的无功功率是有功功率的3---5倍，只看二极管的功耗似乎省电，考察总功耗反而比常规照明方法更费电。这样的产品无法通过质量认证，因此也就不可能通过正规的商业渠道大批进入市场。

单个大功率发光二极管制作的LED灯工作电压低，但通过发光管的电流较大，不能再象小功率管那样用电容降压的办法驱动。如果用工频变压器先降压再整流体积大，笨重。用市场上购买的通用开关电源供电体积大，成本高，使单个大功率发光二极管制作的LED灯很难作为一般商品进入市场。

因此，目前超高亮发光二极管在一般照明方面的推广应用供电方案上存在着障碍。不解决半导体照明应用上的外围配套技术问题,半导体照明产品的应用就会受到制约.

既然有一定用户能够接受目前的大功率发光管的价格，如果能够推出一款质优价廉的用于发光二极管驱动的电源变换器，就为大功率发光管的普及应用打开方便之门，从而，结开这个死结，使价格—应用—产量—成本—价格这样一个互相制约的怪圈解体。

半导体照明器件的驱动电源应该体积小,便于在灯座中安装，还要有比较低的价格和较高的变换效率。从长远角度考虑，还应该有比较高的功率因数和较低的电磁干扰。我们按此要求研制了一系列低成本，小体积的AC/DC 电源变换器，专门用于驱动大功率发光二极管，解决了半导体照明领域的外围配套技术问题，为半导体照明器件在一般照明领域的推广应用准备了条件。下面是一种4瓦电源变换模块的简介：

LED-H4W系列电源变换模块是专门为了解决LED灯电源供给问题设计的产品，模块使用宽程高频电源变换技术，可以在世界各地的交流市电电网上使用。输入电压220伏时最大输出功率4瓦，输入电压降低，最大输出功率也按比例降低，输入电压为110伏时最大输出功率只有2瓦。输入端和输出端全隔离，触摸输出端不会有触电危险。模块封灌制做，能够在大湿度，高粉尘，强震动等恶劣环境下使用。模块内部有电磁辐射抑制电路，高频干扰小。内部有短路保护功能，输出端短路模块不会损坏。

为了使电路结构简洁，体积小，成本低，模块没有使用精度高的隔离反馈式稳压控制电路，而是使用的间接检测式稳压控制电路，因此，负载加重时输出电压会下降，但输入电压的大幅度变化对输出电压没有影响。

LED-H4W模块技术指标

交流输入电压     AC 90----253V

空载输出电压     DC  空载 4.8V；空载 3.3V

输出功率         4W（220V）；2W（110V）

短路电流         <1A

变换效率         70%

功率因数         90%

使用环境温度     –20----50

使用环境湿度     >95%

外形尺寸         19.5x22.5x32mm

使用方法

模块有4个引脚，两个输入黄色引线是输入引脚，接交流市电，红、黑色引线是输出引脚，接负载，红正黑负。本模块可以驱动一个3瓦的发光管或者最多并联驱动3个1W的发光管，使用时要根据情况在每个发光管上串联一个0.47—3欧姆的电阻限流，如果用于驱动普通20mA的小功率发光二极管，最多可以并联驱动50个。

本模块也可以应用户要求制成高电压输出的产品，以串联驱动多个小功率发光管。