探討新型節能熒光燈的調光
——對話IR高級市場應用工程師黃贊
國際整流器公司日前推出用于節能調光熒光燈鎮流器應用的IRS2530D和IRS2158D 600V控制IC。IRS2530D DIM8™是一種采用緊湊型8管腳尺寸半橋式驅動器的獨特線性調光鎮流器控制IC。新器件提供了一種以多級和三路緊湊型熒光燈(簡稱CFL)應用取代低效白熾燈泡的競爭解決方案。新品發布媒體見面會上媒體與IR高級市場應用工程師
黃贊就新型節能熒光燈調光問題進行了對話,供大家參考。
記者:調光10%是否意味著可以節省10% 的電能?
黃贊:調光達到10% 時,節省電能大概可以達到 30-35%。
記者:IR 的調光IC 與溫度有無直接的關系?
黃贊:因為IR的調光IC受電流的控制,所以并不受溫度影響。一般來說,溫度改變的時候,我們看到的熒光燈光線的變化,是因為里面的電流出現變化,但是我們的IC通過閉環來恒定電流,所以光線的變化是不明顯的。
記者:自動調光是否會受到溫度的影響?
黃贊:自動調光主要是通過微處理器(MCU)對光或者溫度來檢測,然后給IC輸出一個DC的信號,然后這個IC對輸入的信號和燈的輸出信號進行比較,以便讓它們相匹配。如果微處理器的輸出信號有變化,溫度就會有變化;如果微處理器輸出一個恒定的直流,這邊就會輸出一個恒定的交流。
記者:IR新推出的這兩個IC是用于自動調光,還是手動調光?
黃贊:都可以。因為之前談到過,會取一個直流的調光信號,然后讓燈管的亮度隨時變化。客戶可以自己選擇這個直流信號,我們之所以有不同的板用同一個IC,因為我們用不同的辦法來產生調光電壓輸入到IC里。
記者:可調光的IRS2530D和沒有調光功能的IRS2520D相比,在成本上提高了多少百分比?
黃贊:IRS2520D是我們的第二代產品,IRS2530D是第五代產品,所以成本得到了進一步控制,兩款產品的成本比較接近,在用量比較大的情況下,提高了10%左右。
記者:使用IR產品需要哪些外圍器件?需要增加MCU嗎?
黃贊:在無調光功能的控制IC中,大部分外圍器件都是必需的。就外圍器件而言,首先需要在主要的電感上添加繞組,不過這并不能算增加元件。還需要增加幾個小的電容和電阻,總數不到10個。
就MCU而言,需要看調光的模式。在開關調光中需要MCU,在三相調光或直流調光中都不需要MCU。
記者:IRS2158D是否比IRS2530D的價格高一些?
黃贊:是的,因為它們針對的市場不一樣。IRS2530D針對比較低端的應用,CFL可以做的非常小,可以放在CFL的base里,而IRS2158D有16個管腳,所以很難放在CFL的base里,從成本上來說也不適合放進去。
記者:如果用戶已經有了IRS2530D之前的不可調光的產品,那么是否只需要換個芯片即可將其替換為IRS2530D?
黃贊:可以。我們有的客戶之前購買的是IRS2520D,當他們看到IRS2530D的時候,他們認為二者價格比較接近,所以就愿意全部購買IRS2530D,這樣無論可調光還是不可調光的產品,都可以使用一個平臺。
記者:目前IR提供的這種比較簡單的調光方式是否降低了生產難度?
黃贊:確實降低了生產難度。就CFL來說,元件越多,就越難把它放在小的base里,而且CFL的發熱量是個很大的問題。另外,在IRS2530D之前,需要使用大的14-16管腳IC,或者8管腳IC外加大的運算放大器,而運算放大器的問題在于,它需要供電,而且會漂移,所以跟IC的互相配合比較難。而IRS2530D解決了這些問題,不僅控制了外圍元件數量,而且把運算放大器放在了IC里。
記者:請介紹一下新聞稿中提到的可編程預熱時間、可編程報廢保護和故障計數器的作用。
黃贊:可編程預熱時間:在熒光燈啟動的時候,需要首先對燈絲預熱,然后再用高壓擊穿它讓它發光,所以預熱時間非常重要。如果預熱時間不夠,燈絲會在冷的狀態下激發,會造成損害;如果預熱時間過長,燈絲會加熱到白熱的程度,也會造成燈管的黑頭。所以我們的IC都會實現預熱時間的可編程,讓用戶根據燈絲和外圍元件選擇較合適的預熱時間。
可編程報廢保護:報廢保護是國際上通行的一種做法,是指當燈管即將報廢的時候,對鎮流器進行保護。它應用于T5以及比T5更細的燈管上。因為很細的燈管在即將報廢時,會在末端產生高熱,帶來危險。我們的可編程報廢保護,是指我們的IC會檢測到燈管電壓的不正常,并把它關掉,這樣就不會產生燈管末端過熱的情況。
一般來說,故障計數器的大部分IC的內部有一個比較器,可以檢測到過壓,如果出現問題就可以關掉IC。但是它帶來的一個問題就是,萬一有很大的雜波,或者交換燈管產生噪音時,就會讓鎮流器錯誤地關閉。在IRS2158D,以及我們之前的IRS2168D中集成的計數器,一定要有65個周期的過壓才會關閉鎮流器,這樣的話短暫的噪音不會產生影響。
記者:目前的熒光燈的芯片和燈管都是一體的,如果燈壞了,需要更換所有元件,造成了浪費。IR的產品是否可以做到芯片和燈管的分離?
黃贊:目前我們有一種pin-based CFL,即燈管后面伸出4個管腳或2根連接線,可以插進去。我們在其中的一個管腳上集成了檢測燈絲的功能,如果燈管壞掉,只要把燈管換上,會自動檢測到燈絲,然后重啟。目前我們新推出的這兩個IC都可以實現這個功能。
記者:IR在熒光燈市場中的占有率是多少?
黃贊:我們在使用IC的熒光燈市場中擁有一半左右的占有率,像歐司朗、TCP等公司都使用了我們的芯片。但是由于目前使用IC的熒光燈比較少,所以我們在整個熒光燈市場所占的份額比較少,大約5%。未來的熒光燈一定會越來越多地使用IC。目前不使用IC的熒光燈都使用磁環設計,所以成本非常低,但是可靠性非常差。美國政府已經出臺新的政策,制訂了新的標準,澳大利亞已經取消了白熾燈,出臺了更多的強制性政策來保證熒光燈的性能,為此只能使用IC。現在IC已經取得了飛越性的發展。
記者:剛才您提到通過電力線發送信號到鎮流器,是否意味著未來鎮流器都需要有一個類似MCU的控制器,才能收到信號并轉換為控制系統?
黃贊:這種情況的實現方法有很多種,用電力線輸送信號只是其中的一個辦法。不一定需要用MCU,因為就是在電力線上傳過來一個高頻信號,只要通過一個簡單的高頻濾波,就可以檢測信號,然后可以用模擬的辦法轉化成調光信號。也可以在用電高峰的時候,直接通過電壓的微弱下降來檢測。如果要使用MCU,現在也有很多價格較低的6個管腳的MCU。
記者:IR的芯片是否可以達到目前市場上節能燈的發光效能?
黃贊:可以。因為發光效能主要取決于燈的設計,鎮流器只要使用合適的電流驅動,它的發光效能基本上可以達到白熾燈的4到5倍。
記者:如何區別熒光燈是否使用了IC?
黃贊:一般來說,無調光的熒光燈使用IC比較少,因為IC是針對高端的產品,可調光的熒光燈中基本上都使用了IC。
記者:如果想要實現熒光燈的可調光功能,是否必須使用IC?有沒有其它方式來實現這個功能?
黃贊:也可以用其它方式來實現調光的功能,比如可以通過在磁環中強制關掉某部分的開關來改變脈寬,實現調光,但是對三極管的損害非常大,可靠性較低。
記者:如果需要將不可調光的熒光燈換成可調光熒光燈,除了需要更換燈泡外,是否需要換開關?
黃贊:調光的方式有多種,如果采用的是3路CFL,或者可控硅,則需要更換開關;如果使用的是開關調光,則不需要更換開關,只需要將開關快速地關掉再打開,即可進入下一級調光,一共有4級。
記者:請解釋一下3路CFL和模擬調光。
黃贊:模擬調光是指在外圍使用1到10伏的直流輸入來進行調光,有的使用0到5伏,由于是模擬電壓,所以稱之為模擬調光。
3路CFL是通過不同的燈絲來實現的。如果使用的是白熾燈,3路調光的實現方法是,里面有一個小開關,有3個觸點,每次旋轉開關時,會更換到下一個觸點。與傳統的白熾燈不同的是,它有兩根燈絲,在第1路的時候,點亮第1根燈絲;在第2路時,點亮第2根燈絲;轉換到第3個觸點時,兩根燈絲都點亮,這樣提供了3個不同的亮度。我們在熒光燈中的目標是,只使用1個燈管,但是我們也檢測3個不同的觸點,從而提供不同的亮度。3路CFL用于已經有3路開關的用戶,方便他們將白熾燈替換為熒光燈。
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