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西南交通大学副教授马红波:高效率、高可靠性多沟道HB-LED驱动电源关键技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-07 13:29   来源:中国半导体照明网  作者:JACK  浏览次数:402

2018年10月23日下午,第十五届中国国际半导体照明论坛(SSLCHINA 2018)暨2018国际第三代半导体论坛(IFWS 2018)在深圳会展中心盛大揭幕。25日上午,“驱动与智能控制技术”分会汇聚国内外技术及企业名家,畅谈产业前沿驱动与智能控制技术新进展。

本届论坛由国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)、第三代半导体产业技术创新战略联盟(CASA)、深圳市龙华区人民政府主办,国家科学技术部高新技术发展及产业化司、国家科学技术部国际合作司、国家工业与信息化部原材料工业司、国家节能中心、深圳市科技创新委员会和张家港高新技术产业开发区特别支持,深圳市龙华区经济促进局、深圳市龙华区科技创新局、深圳第三代半导体研究院、北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司承办。

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“驱动与智能控制技术”分会作为SSLCHINA经典常设技术分会之一,今年由英飞特股份有限公司董事会主席华桂潮担任分会主席,并主持分会。与分会委员浙江大学电力电子技术研究所副所长、教授张军明,浙江大学教授、方大智控董事长宋宏伟,锐高照明电子(上海)有限公司总经理杨煜,飞乐音响研发总经理童敏一道为与会代表奉献一场高水平技术交流会。

随着全球范围内能源短缺和环境污染问题的日趋严重,节能减排任务刻不容缓,同开发可再生新能源同等重要。据不完全统计,照明用电占据了全球总用电的20%以上。如果用HB-LED取代全部白炽灯和部分荧光灯,我国可节省1/3的照明用电,相当于三峡工程全年的发电量。如何提高照明产品的能效、降低照明的能耗,对节约能源和减少环境污染有着十分重要的意义。会上,来自西南交通大学副教授马红波分享了《高效率、高可靠性多沟道HB-LED驱动电源关键技术》主题报告。

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马红波教授表示,高亮度发光二极管 (High-Brightness Light Emitting Diodes, HB-LEDs),因其高光效、环保、长寿命、高显色性等优点,成为21世纪最有价值的“绿色”照明光源,已经成为继白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯之后的第四代电光源[1-3]。世界各国政府已经开始大力推进HB-LED照明技术的发展,特别是欧美、日本等国已经制定相应的时间表以淘汰低效的白炽灯。我国政府也制定了相关计划,如2003年就启动了国家半导体照明工程计划,将研发高效节能的半导体照明产品列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006 - 2020年)》工业节能当中的重要内容。

尽管HB-LED在照明领域节能效果明显,潜力巨大。但目前,HB-LED要在用电量大的景观照明、通用照明和大面积全色彩显示屏中真正发挥作用,还有很多难点和技术问题亟待研究和解决。典型的HB-LED 照明系统主要由HB-LED芯片、灯具、驱动电源三部分构成。目前,HB-LED芯片设计生产和制造工艺已相当成熟,驱动电源却成为HB-LED照明发展的最大瓶颈。主要体现在:(1)短寿命的驱动电源与HB-LED寿命的不匹配;(2)驱动电源的低效率与HB-LED产品高光效的不匹配,节能效果不佳。

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报告中还介绍了,由其所主持的国家自然科学基金《高能源效率、高可靠性HB-LED驱动电源关键技术》的科研成果为基础,围绕如何设计高效率、高可靠性的HB-LED驱动电源,首先指出HB-LED驱动电源的主要要求:高效率、长寿命、低成本、PWM调光以及智能控制。以电力电子的视角,从驱动架构、电路拓扑、电解电容消去方法等角度进行讲述,主要内容包括:(1)针对传统多级级联驱动架构,提出了高效率的Twin-Bus架构、将传统的三级驱动降为2.2级;(2) 提出了适合于Twin-Bus架构的超低电压应力,效率大于99%的Twin-Bus电流调节器;(3) 面向低功率应用,结合Twin-Bus架构,提出了无电解电容的的四种单级AC-DC电路拓扑;(4)面向高功率应用,提出了两种单级软开关电路拓扑及相应的控制调制策略;(5) 基于纹对消思想和准谐振技术,开发了具有PWM调光功能的HB-LED驱动电源。

最后,报告指出,通过先进的电力电子技术,不但可以提高HB-LED照明驱动电源的效率和寿命,进而实现最大化的照明节能。而且,将整个HB-LED照明系统的使用寿命提高到一个新的高度,降低HB-LED照明的使用成本。

 
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