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LED燈絲燈就是從外形上看用LED制作的白熾燈。以往LED光源要達(dá)到一定的光照度和光照面積,需加裝透鏡之類的光學(xué)器件,一方面影響光照效果,另一方面會降低LED應(yīng)有的節(jié)能功效,而LED燈絲可以實現(xiàn)360°全角度發(fā)光,大角度發(fā)光且不需加透鏡,就可實現(xiàn)立體光源,帶來前所未有的照明體驗。
LED燈絲的生產(chǎn)技術(shù)
LED燈絲是將無背鍍的藍(lán)光LED燈珠固晶在藍(lán)寶石、透明陶瓷、熒光晶體、玻璃、金屬等做成的基條上,再通過金線串聯(lián),以及涂覆熒光粉而制成[3]。其流程如下圖所示。
目前燈絲燈的基板主要分為兩大類,硬性基板和柔性基板,硬性支架通常用量較多的有陶瓷和銅支架,柔性支架主要為FPC(聚酰亞胺或聚酯薄)、BT(樹脂板)、PE(聚乙烯)支架,如下圖所示。
目前市場上硬性基板燈絲采用正裝芯片封裝的較多,正裝芯片封裝采用固晶膠或者共晶技術(shù)將芯片固定在基板上,通過金線或者合金線實現(xiàn)電氣連接,如下圖正裝燈絲封裝圖所示。
柔性燈絲通常采用倒裝芯片,部分硬性基板也有采用倒裝芯片,倒裝芯片也就是無引線覆晶封裝,無引線覆晶封裝是通過 共晶/回流焊接技術(shù)將電極接觸面鍍層上的錫或金-錫合金的電極芯片直接焊接到基板上,這樣既可以固定芯片,又可電器連接和熱傳導(dǎo)。
燈絲點亮?xí)r,由于基板具有一定的透明度,以及熒光膠層的折射,使燈絲具有360°發(fā)光的特性,所以在點膠時,燈絲通常進(jìn)行正背面點膠,熒光粉將LED燈絲全部包裹,保證藍(lán)光不會析出,防止藍(lán)光傷害視網(wǎng)膜。
三種LED燈絲燈的驅(qū)動電源
1、即將被淘汰的阻容降壓電源
2、目前主流的非隔離開關(guān)恒流驅(qū)動電源
3、新興的高壓線性恒流驅(qū)動電源
如今,新一代占位空間更小的驅(qū)動電源芯片和方案都能滿足燈絲燈無塑件的要求。
當(dāng)前,世界各國的電網(wǎng)電壓各不相同,不少國家有二個不同的電網(wǎng)電壓在同時并用,如美國、加拿大、墨西哥、日本、巴西、越南等,電網(wǎng)電壓從AC100V-240V,跨度較大,這就要求燈絲燈的電源能適用AC100V-240V的輸入電壓。
而燈絲燈的工作電壓、電流基本要求是DC150V/10-30mA,因此會按不同的輸入電壓范圍將電源設(shè)計成升壓(輸入AC90-130V)、降壓(輸入AC180-265V)、自動升降壓(輸入AC90-265V)三種不同的模式,以適應(yīng)不同的電網(wǎng)電壓。
燈絲燈的主流產(chǎn)品驅(qū)動電源的常規(guī)參數(shù)
1、蠟燭燈功率:2W,3W,4W; 輸出電壓為DC150V,輸出電流為10-12mA,14-15mA,20-22mA;
2、球泡燈功率:2W,4W,6W,8W; 輸出電壓為DC150V,輸出電流為10-12mA,22-24mA,33-36mA, 44-48mA。
SM2082C線性恒流燈絲燈方案
SM2082C是單通道LED線性恒流驅(qū)動控制芯片,輸出電流由外接電阻設(shè)置為5mA~60mA,且輸出電流不隨芯片OUT 端口電壓而變化,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,外圍元件少,方案成本低。燈絲燈方案的應(yīng)用原理(圖1):
SM2082C提供ESOP8和TO252兩種封裝,可用于E14,E27等多種接口的驅(qū)動方案。上圖中E1電容可根據(jù)客戶方案進(jìn)行取舍設(shè)計,如果E1電容省略,會存在交流的頻閃。
下圖是E14接口的方案PCB原理圖(圖2):
本方案PCB采用ESOP8封裝的SM2082C設(shè)計,通過點狀漏銅處理增強散熱能力,采用兼容電解電容設(shè)計,可通過EMC認(rèn)證,輸出電流范圍是10mA到15mA,支持110Vac或220Vac單電壓輸入,電壓波動范圍在±10%以內(nèi)為佳。
由于SM2082C是線性恒流方案,需要LED燈絲的總電壓較高,并且在輸入電網(wǎng)波動范圍較大時,輸出電流變化大;因此在輸入電壓波動較大時,可以采用非隔離的恒流驅(qū)動方案。
SM7313P非隔離恒流驅(qū)動燈絲燈方案
SM7313P是一款高精度高效率的非隔離LED恒流驅(qū)動控制芯片,芯片采用BUCK電路結(jié)構(gòu),工作在固定頻率模式,只需要使用相當(dāng)小的貼片電感就可以實現(xiàn)5W以內(nèi)的輸出小電流高電壓方案。恒流精度可以達(dá)到全電壓范圍±3%,外圍元件少,方案成本低。SM7313P還具有LED輸出開短路保護等保護功能。
本方案的電源板直徑15.4mm,高度14mm,可直接放入E14燈頭內(nèi),無需白色塑膠套件,當(dāng)選用30V/20mA燈絲2串1并時,可支持100Vac~265Vac的輸入范圍。
SM7313P實現(xiàn)的燈絲燈方案,LED燈絲的電壓不再受限,30V到150V等多種電壓可選。當(dāng)然,SM7313P也支持E27接口規(guī)格的應(yīng)用,輸出電流可達(dá)40mA,當(dāng)輸出電流更大時,可采用我司的SM7315P或SM7307等芯片進(jìn)行方案設(shè)計。
SM7315P/SM7307 非隔離大電流燈絲燈方案
SM7315P與SM7307都是非隔離BUCK LED恒流驅(qū)動控制芯片。采用高壓自啟動及供電技術(shù),不需要輔助繞組提供電源,無需任何的補償元件,即可實現(xiàn)恒定的輸出電流。外圍元件少,方案成本低,SM7307的方案原理圖如圖4。
圖5是SM7307實現(xiàn)的燈絲燈方案實物圖,直徑為19mm,認(rèn)證與非認(rèn)證兼容,采用EE8.3小電感,可支持6W以下的多種規(guī)格應(yīng)用150V/35mA,60V/60mA,60V/80mA等。
SM7315P與SM7307的PCB兼容,同時可以省略反饋環(huán)路,電路更簡潔。
目前燈絲燈方案的的一些典型規(guī)格列表如表1:
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