电子产品开发过程

1、精品小贴纸电子产品开发过程中的开发成本控制方法(2010-01-28 11:59:58)转载们在设计电子产品的过程一般都会对所设计的产品进行成本控制，总是尽量简化电路，减少元器件、尽量简化安装工序。一般这些简化都是针对最终产品的。但 是作为开发工作本身也同样需要成本，也需要进行成本控制。尤其是一些产量小、 附加值高的非消费类产品。电子产品的开发成本一般包括以下这么几块：1.项目可行性分析费用2.联系兀器件厂商，获取器件资料费用3.元器件费用4.开发人员薪资5.样机测试费用6.时间成本三维设计以上几个点的成本控制和管理在很多工程管理的书籍和资料都有详细介绍，本文只是根据笔者所做过的电子设计工程补

2、充一些看法。-可编辑-精品进入项目可行性分析阶段后， 项目管理人员应该仔细做好项目规划工作， 一个项 目的成功与否， 一般取决于该项目的技术复杂性和成本复杂性。 为了避免由于不 可预知的工程复杂性而导致的项目流产，项目管理人员在制定设计方案的时候需 要招集各方面的人员， 把该项目仔细的分解开来， 然后针对这些子项目逐一探讨 分析，仔细地权衡各方面因素，看看是否可行，成功的代价如何，只有每个子项 目都做到有把握后才能将整个项目推入实施阶段。在项目通过可行性论证后， 就转入正式的开发阶段。 项目管理人员需要制定详细 的开发的技术规划， 一个项目的设计思路确定之后， 该产品的开发成本、 制造成 本和

3、维护成本也就大致确定下来了。 所以一个不良的规划， 往往会对项目带来灾 难性的后果。这个阶段项目负责人要和合作的开发人员 界面设计 充分交换意见， 根据开发人员的数量和专长将项目分解开来， 让每一个工程技术人员完成本项目 的一部分工作。项目开始运转后一定要做好全套设计文档。文档中要明确每个开发者所必须完成 的功能和相互之间的接口。 同时也要要求每个开发人员为自己所开发的模块做好 技术文档。 表面上看这个工作增加了开发成本， 但这样不仅有利于该项目今后的 扩充维护，也同样有利于该项目的测试工作。这事实上降低了项目在这些方面的 成本，项目规模越大， 在这方面投入所体现的效益就越明显。 同时这项工作

4、还可 以降低由于开发人员流动带来的工程扩充维护的风险，因为技术文档越多越详 细，继承该工作的技术人员所付出的时间代价就越小。在元器件选择方面， 应尽量使用标准器件或易于采购的器件。 因为这些元件产量 大，价格好，供货渠道也多，对于降低硬件成本有显而易见的好处。尤其在所设- 可编辑 -精品计的产品产量不会很大的时候更应该如此。在设计一些高附加值，小批量的产品 的时候，尽量使用硬件模块和软件模块来设计， 这虽然加大了一些投入，但总的 来说，压缩开发时间，让产品更快面对市场带来的效益会大于这些投入。 同时模 块化设计还可以提高产品的设计质量。更可以将开发人员的精力集中于高层次的 设计上，提高他们的成

5、就感电子产品开发过程中的开发成本控制方法(2010-01-28 11:59:58)转载标签：威客任务中国杂谈我们在设计电子产品的过程一般都会对所设计的产品进行成本控制，总是尽量简化电路，减少元器件、尽量简化安装工序。一般这些简化都是针对最终产品的。但是作为开发工作本身也同样需要成本， 也需要进行成本控制。尤其是一些产量小、附加值高的非消费类产品。电子产品的开发成本一般包括以下这么几块：-可编辑-精品1.项目可行性分析费用2.联系元器件厂商，获取器件资料费用3.元器件费用4.开发人员薪资5.样机测试费用6.时间成本三维设计 以上几个点的成本控制和管理在很多工程管理的书籍和资料都有 详细介绍，本文

6、只是根据笔者所做过的电子设计工程补充一些看法。进入项目可行性分析阶段后， 项目管理人员应该仔细做好项目规划工作， 一个项 目的成功与否， 一般取决于该项目的技术复杂性和成本复杂性。 为了避免由于不 可预知的工程复杂性而导致的项目流产，项目管理人员在制定设计方案的时候需 要招集各方面的人员， 把该项目仔细的分解开来， 然后针对这些子项目逐一探讨 分析，仔细地权衡各方面因素，看看是否可行，成功的代价如何，只有每个子项 目都做到有把握后才能将整个项目推入实施阶段。在项目通过可行性论证后， 就转入正式的开发阶段。 项目管理人员需要制定详细 的开发的技术规划， 一个项目的设计思路确定之后， 该产品的开发

7、成本、 制造成 本和维护成本也就大致确定下来了。 所以一个不良的规划， 往往会对项目带来灾 难性的后果。这个阶段项目负责人要和合作的开发人员 界面设计 充分交换意见，- 可编辑 -精品根据开发人员的数量和专长将项目分解开来，让每一个工程技术人员完成本项目 的一部分工作。项目开始运转后一定要做好全套设计文档。文档中要明确每个开发者所必须完成 的功能和相互之间的接口。 同时也要要求每个开发人员为自己所开发的模块做好 技术文档。表面上看这个工作增加了开发成本，但这样不仅有利于该项目今后的 扩充维护，也同样有利于该项目的测试工作。这事实上降低了项目在这些方面的 成本， 项目规模越大，在这方面投入所体现

8、的效益就越明显。同时这项工作还可 以降低由于开发人员流动带来的工程扩充维护的风险，因为技术文档越多越详 细，继承该工作的技术人员所付出的时间代价就越小。在元器件选择方面，应尽量使用标准器件或易于采购的器件。因为这些元件产量 大，价格好，供货渠道也多，对于降低硬件成本有显而易见的好处。尤其在所设 计的产品产量不会很大的时候更应该如此。在设计一些高附加值，小批量的产品 的时候，尽量使用硬件模块和软件模块来设计，这虽然加大了一些投入，但总的 来说，压缩开发时间，让产品更快面对市场带来的效益会大于这些投入。同时模块化设计还可以提高产品的设计质量。更可以将开发人员的精力集中于高层次的 设计上，提高他们的

9、成就感2011 年 LED 应用照明研发部规划-可编辑-精品注明：本文纯属个人观点，版权所有，禁止转载。一经发现，将追究法律责任、前言进入21世纪以来，资源日渐馈乏、能源供应紧张、污染日益严重，致使世 界各国发展成本增高，发展速度越来越受到牵制。这些都迫使各国不得不加大新 能源和节能环保产品的开发力度。LED照明作为继白炽灯、高压气体灯、荧光 灯之后最新，最节能的一种照明光源已经被各国视为新一代照明产品的发展方 向。近年，很多国家开始推行“禁止使用白炽灯”的计划，欧洲和北美许多发达 国家都相继出台了节能照明产品全面普及的时间表。目前，LED的应用主要在于装饰照明，LED显示屏，信号灯等，近两年

10、随 着LED芯片功率不断增大，光效不断提高，把LED正式推入到了应用照明行业。 许多LED显示屏企业、 传统照明企业也因此成立了LED事业部。 根据国家“十 城万盏” “十一五”“十二五”规划，未来我国将开展十大节能工程，其中绿色 照明，推广高效节电照明系统将是一个重要内容。因此从市场战略的角度认识LED照明具有深远的意义。而LED大屏幕一直是LED领域火热发展的重要组成 部分，是大型娱乐、体育赛事、广场装点主题显示重要组成部分，从蓝光LED诞生以来，一直保持高速发展态势。在装饰显示市场LED将起到积极的作用，市场扩张明显。中国是全球LED显示屏生产大国，从LED芯片、驱动IC、控制 器、屏幕

11、制造等完全占据主导地位。但从技术发展来说，LED显示屏创新度还是 不够“给力”，市场是越做越乱，利润是越做越低。-可编辑-精品近年来， 初具规模的企业开始注重品牌和品质意识，纷纷在销售策略、 宣传 手段、产品结构、功能效果上大做文章。比如：P3高清超密度LED全彩显示屏、节能显示屏、超薄超轻显示屏、高清高刷新显示屏、异形显示屏等的出现都标志 了企业在产品发展策略上的一些改变。只有持续创新，方能引领潮流！企业如想在市场立于不败之地，必须要做到：第一、及时调整销售策略、管理模式，避免“惯性经营”带来的落伍，错失 市场良机。第二、实时监控市场动向，及时调整战略方向，避免盲目投入所带来的不必 要的损失

12、。第三、加强创新力度，大力发展新品研发和产品优化，提升产品品质，从而 吸引客户。第四、及时发布产品信息、提升服务质量，高调宣传企业，从而达到企业形 象的提升。第五、资源配置上的满足，解决产品实现或产品开发过程中因资源缺乏而呆 滞或失败。第六、稳健、优秀的团队+合理的薪资支配+人性化的管理模式+明确的战 略目标=成功。二、团队介绍-可编辑-精品本团队工程师来自各大知名企业，从事LED技术工作多年，技能过硬，团队意识强。精通产品研发流程和体系，并定期参加行业的一些培训，巩固自己的 技能和丰富自己的知识面。三、产品定位1、照明产品的分类及发展半导体照明是新兴产业，不合理分类就不能发挥其优越的特性。以

13、本人的认 识，LED照明分类原则大致如下；按环境分类为：室内照明、室外照明室内照明有：日光灯管、球泡灯、射灯等室外照明有：投光灯、路灯、隧道灯、庭院灯等按用途分类为：景观照明、功能照明景观照明有：轮廓灯、洗墙灯、线条灯等功能照明有：地埋灯、水底灯、投影灯等按功能分类为：通用照明、智能照明通用照明有：T8T5日光灯、E14E27球泡灯、MR11MR16 PAR灯智能照明有：声控、光控、遥控、电力载波、环境感应等（控制器+灯具）-可编辑-精品按市场分类为：民用照明、商用照明民用照明有：手电筒、球泡灯、小台灯、射灯等（家用型或装饰用）商用照明有：路灯、灯管、隧道灯及装饰用的一些灯具等（公共场所）按特

14、殊用途分类为：车船照明、工矿照明、水下照明、应急照明、指示照明 等特殊类有：消毒灯、无影灯、井矿灯、探照灯、冷库灯、水下灯、应急灯、 交通灯等照明产品定位总则（1）民用照明产品（民照）当前市场上大功率LED已经广泛出现在民用照明中，女口T8/T5灯管、手电 筒、地埋灯、射灯等，但因成本较传统灯具高出很多，故在我国民用照明中尚未 大面积应用。我国现阶段提倡居民使用节能照明产品，并对其实行购买补贴，企 业在民用照明产品方面应增加产品种类，减少成本，降低产品价格，使LED照明产品更易于被普通民众所接受，那么国内民用照明市场将是很有潜力的。另外， 国外发达国家，经济技术发展程度较高，LED产品早已为广

15、大民众所接受，其市场也是巨大的。因此LED民用照明市场在国内正在酝酿，而在国外已经成熟， 研发部、市场部可根据市场动向发展相关产品。公共照明产品（商照）-可编辑-精品LED大功率公共照明产品，如道路灯、隧道灯、日光灯、射灯等，近两年已 经逐渐开始步入市场。总体来说，这两年LED用于公共场所照明只是处在摸索 阶段，各生产企业也都是处在不断试验改良之中，对于LED照明产品参数标准各厂家争论不一，比较混乱。但LED作为新一代的公共照明产品已成为不可阻 挡的趋势，许多地区都制定出了具体的LED公共照明产品推广使用计划，国家 标准也正在制定过程中，即将出台。企业要想在LED照明市场中占有一席之地， 必须

16、把LED大功率LED公共照明产品作为研发工作中的一个重点。总而言之，企业应以民用照明产品研发为基础， 扩大品牌影响力和市场占有 率，以公共照明产品为后续发展动力，持续更新、持续改良方能立足!2、显示屏产品的分类及发展LED显示屏技术比较成熟，因此分类相对简单。按像素间距分类：P?（随技术发展密度不断突破）按显示颜色分类：单色，双基色，全彩色按使用环境分类：户内LED屏，户外LED屏按封装形式分类：模块LED屏，表贴LED屏，直插LED屏按特殊用途分类：车载屏，地幕屏，租赁屏，彩幕屏、证券屏等未来LED显示屏的发展结构轻便化:-可编辑-精品超薄超轻的显示屏各公司都尝试研制，以目前户外屏为例，每平

17、方重量在70千克一一100千克左右，厚度至少为150mm，这样一来在运输成本、制造 难度、安装成本总而言之对于资源的浪费非常之高。如开发出一款新型超薄超 轻式结构，即降低了运输成本又节约了安装成本，因为重量轻了、薄了所采用的资源也就少了。同时也能体现一个企业的技术实力和创新能力。(2)功能全面化：功能上的完善也能开拓出新的市场商机。比如前几年在LED面板上贴上广告画，被广告公司疯狂采购，给商家们带来了不少商机。如果开发出三面翻LED显示岂不在LED户外传媒应用领域引起轰动？其它类似方案多不胜数，就看企业 对产品研发的投入力度了。比如：卷曲的LED显示屏、折叠的LED显示屏、触 摸的LED显示屏

18、如果一个常规的显示屏在不增加成本的情况下提高亮度和显 示效果是不是功能上的提升了呢？产品的竞争力是不是又增加了呢？(3)节能环保化：全球都在倡导节能环保，其中能源方面是最关键的，能源的紧缺导致物价不 断上升。LED照明虽然打着节能的旗号逐渐被世界列国认可，但是显示屏节能方面好像并没动作，理论上LED显示屏节能完全可实现。以P16户外全彩屏为例： 综合功耗每平方400W/h，100平方为40KW/h，每天工作10小时，每月电费 也是非常惊人的。 以目前的技术水平完全能节能30%， 每年能节省多少电费?客 户有不接受的理由吗？(4)经济实用化:-可编辑-精品设计产品的首要条件是实用，产品必须能满足

19、产品自身的功能作用，在实用 而又不增加太多成本的前提下，再来开发时尚、优美的线条。一种新的技术应用， 一种新材料的上市都能开发或替换产品，无论这种新技术是降低了制作成本还是 提高了生产效率，它都会给企业带来经济效益或提高了产品的竞争价值。四、新产品开发1、产品开发方针“持续创新，稳步拓展”LED技术日新月异，只有不断创新才能获得持续的发展。 任何一项新技术的 应用都需要用充分的实践检验后方可投入市场，且不可急功冒进。2、产品开发目标“产品开发的目的就是提高企业的核心竞争力”以实现LED民用照明产品为核心，公共照明产品为支撑，多品种，多层次 的产品结构。以发展LED显示屏“四化”为目标，优化产品

20、性能、效果，增加产品类别 和用途。关于“四化”的解释同上述：结构轻便化、功能全面化、节能环保化、经济 实用化3、产品实现的流程-可编辑-精品产品实现以客户需求为开始，以满足客户需求为结束如下（图一）。址孕设计:uiu1! mmjiL匚灿肌山uA（圉一）产品的实现过程分为：根据客户需求成立专门项目小组进行设计开发。产品 实现过程必须要进行可行性分析、可靠性测试等，最后提供给客户满意的产品。4、产品开发原则绿色设计产品的设计应使设计过程，生产过程及使用维护过程都应尽可能节省能源、 原材料、劳动力，减少浪费。并行工程产品在设计过程中要充分考虑生产及使用维护过程可能出现的问题，尽可能做到防患于未然。在

21、设计的时候就兼顾到产品的报废及回收利用。规模订制-可编辑-精品新产品的设计需尽可能地增加产品外在多样性，减少内在多样性。增加外在 多样性可以满足不同客户的个性化需求；减少内在多样性，施行集成化，模块化， 标准化设计，可以实现规模化生产的成本优势， 提高对客户需求的响应速度，增 强产品竞争力。比如超薄超轻显示屏的设计就是很好的例子，它一套模具兼容多种规格如：P10，P16，P20而且底壳、箱体共用一套模具适用于户外、户内， 而且还兼容直插346LED、546LED、和贴片5050LED、3528LED。以本人数年的工作经验，做好产品研发最重要的是看重3大特性：创新性放开思路，力求突破常规；可行性

22、务实可行，力免浮夸不实；经济性降本节支，务必减耗增效。五、部门结构规划1、组织结构形式高效的研发团队宜采用矩阵式结构（如下图），以小组形式来进行工作，总规 模在下限为6人，上限为12人。-可编辑-精品研发部设经理，经理兼（技术总工），负责产品策划与协调工作；经理以下设 项目主管一名，负责部门管理与工作分解；项目主管下面配置相关工程师、助理 工程师、研发文员；2、人员结构配置研发经理（技术总监）：负责整个部门工作的管理与协调；制定部门发展规划；掌握最新技术发展动向 制定企业技术标准；配合市场部开拓新市场等。项目主管：负责研发项目工作分解与进度跟踪， 做好技术资料管理，协助总监管理部门-可编辑-精

23、品光学工程师：负责产品光学设计，做工程项目照明效果分析报告，协助市场部投标工作等。结构工程师：负责产品内外散热结构设计，跟踪处理产品生产及使用过程中的结构问题电子工程师：负责产品电子驱动方面设计，跟踪处理产品生产及使用过程中的电性问题助理工程师：负责协助专业工程师工作，制作产品资料、文件以及制作测试样品和物料跟研发文员：负责整个部门的资料管理、资料的输入与输出、后勤供应等。3、作业流程及内部作业方式：作业流程；计划一立项一审批一方案一审批一设计一验证一小试一评估一改良一复 试一定型-可编辑-精品项目计划书研发部-项目设计立项申请书总经理审批-设计方案 书研发总监审批-设计任务书项目主管-手板试

24、制验证0K（助理工程师）-小批量试产（生产部，工程部）-项目评估报告（工程部、研发部、生产部、品 质部、市场部）-不合格-设计变更书研发部-合格一复试（0K）-资料输出-BOM单、设计图、规格书（定型）作业方式；每个项目由经理策划一主管分配一工程师执行一助理协助一文员记录一主 管汇总一经理审核，最后由研发部项目主管或总工以内部新产品发布会的形式输 出。4、内部发布会原则：（设计评估）a：研发整理好所有关于产品的资料。资料包括：产品规格书、测试报告书、产品工艺要求等b:要求相关部门负责人参加。（每个部门参加人员：1-2人）相关部门：研发部、工程部、品质部、生产部、市场部、总经理或办代表c:研发部

25、介绍产品情况，由部门提出问题或意见。情况：研发部介绍产品的基本功能、参数、应用领域、设计思路、优劣势对 比等问题：由相关部门提出，研发工程师说明或解决。-可编辑-精品意见：统计问题，达成共识，判定产品0K还是NG。OK:则输出，NG: 设计变更5、仪器设备规划z设备配置构成：A.光学性能测试设备（用于测试配光曲线、色温、照度、光通量等）；说明：需增加光学暗房、分布式照度测试仪B.热学性能测试设备（用于测试热阻、导热系数、产品温度、温升数据等）；说明：需增红外热成像测试仪C.电参数测试设备（用于测试功率、效率、PF、电压、电流等）。说明：需增加电源纹波测试仪、群脉冲发生仪D.可靠性测试设备（用于

26、测试产品在各种复杂情况下的表现以及产品老化试 验）说明：设备包含冷热循环测试仪、盐雾腐蚀测试仪、UV老化测试仪等设备配置目的：A.高科技的实验室是企业资质的象征；B.一套完整的仪器设备是进行高质量研发工作的必备条件；C.高科技的实验室是取得客户对产品质量和企业能力信任的关键。-可编辑-精品注：设备具体根据企业实际需要进行购置，避免造成资源浪费。6、员工薪酬规划技术人才的薪酬规划要以“激励人才高效工作，减少高级人才流动”为宗旨。高级技术人才也可参考高级管理人才和业务人才采用“固定工资+股份”或“固定工资+项目奖金”等形式。注：具体薪酬规划需有人力资源部门根据企业实际情况合理规划。LED 驱动电路

27、该解决方案通过使用美国国家半导体 PowerWise LM3445 LED 驱动器将 90135VRMS 交流主电源 输入（入墙式电源插座）转换为 350mA 直流恒定电流源，从而驱动高功率 Cree 白光 LED。在住宅、商 用和工业建筑中，交流主电源通常经由标准入墙式调光器进行舍相或斩波，以削减LED 的灯光输出。如图1 所示的电路设计可确保用户不会无意中接触电路中的高电压。-可编辑-在图 1 中，该电路未经隔离处理，这意味着从输入（交流主电源）至输岀（LED 灯具）是一条直流路径。隔离的解决方案也就是电流隔离通常需要使用变压器。两类方案各有利弊。隔离的解决方案通常拥有较大的体积和较小效率

28、，因为需要使用变压器，并且可能使用输岀反馈的光电耦合器。不过，通过在交流精品2-R1YA會03-可编辑-精品主电源和用户之间提供内置保护可以更容易地通过诸如UL60950 这样的安全法规。相反，无隔离的解决方案体积较小，因此更适合灯泡翻新应用所需的小尺寸，但需要利用灯泡材料和结构的机械隔离以通过安 全法规。与其它方案相比，美国国家半导体 LM3445 LED 驱动器适用于多种外形、尺寸和功率级别的应用, 同时支持隔离和无隔离解决方案。功率因数校正当经由入墙式交流主电源供电时，可能在输入电流和电压，甚至输入电压波形的尖峰和低谷之间产生 相移。有功功率和视在功率的比称为功率因数，以0 和 1 之间

29、的数字表示。商业固态照明应用的能源之星规范要求功率因数达到 0.9 以上。当输入电压的谐波成分很低或为0 时，功率因数计算如下：Eq1EqL :第一项考虑电流中不连续 （尖峰和低谷）引起的谐波成分，第二项余弦项考虑电压和电流之间的相移。这种应用中，采用了许多不同的技术来提高含有高谐波成分或相移电路中的功率因数。这个过程被称为功率因数校正（PFC）。PFC 技术分为主动式和被动式。本文所介绍的解决方案使用被动式PFC 技术无隔离设计，称为“填谷（Valley- Fill）”电路。该“填谷”电路工作原理如图 2 所示。充电图，双级寒各”电路工作原理a （print）输入电压大于先前峰值电压除以“填

30、谷”级数（ 电容器数量）时，负载直接从线路传输。另外，作为二极管配置的结果，电容器以串联方式充电，因而以串联的电容器数目均分电压。当输入电压低于其峰值除以级数时，电容器被迫在该放电阶段以并联方式为负载供电。该“保持”电压是初始输入峰值电压除以“填谷”级数。在此演示平台上实现的电路使用双级“填谷”电路，该电路非常重要。首先，它提供PFC，VSUCKaHReal Pouverin WattsApparetl PflVJ i n K A-可编辑-精品因为回路中负载的功率来自输入。其次，电容器在并行放电中提供能量储存，所以LED 电流中无 120Hz纹波。最后，因为它迫使大部分电流从输入线路中吸取，调

31、光器开关仅接受所需电流）用于无闪烁操作。采用 LM3445 LED 驱动器进行相位调光舍相调光器的调光已经成为各种非钨丝照明技术面临的挑战。舍相调光器分为两类：正相和反相，女口图 3 所示。相位调光器需要“泄放”电流以允许内部定时电路正常工作，许多调光器需要额外的“保持”电流以维持整个回路的正常工作。 LM3445 LED 驱动器的 BLDR 引脚提供泄放电流，外部 电阻器 R5 在必 要时可提供保持电流。 美国国家半导体还可提供其他演示板， 包括调光范围和增加效率的交流 120Hz 回路 中调制保持电流的另外电路。对于宽泛的调光范围， LM3445 LED 驱动器充当了相位调光器的导通角或发

32、射角， 并将其转换至合适 的 LED 电流量，从而可以实现 100:1 的调光比。一些质量更高的调光器可提供更宽的范围，但是大多数应 用不需要使用这类调光器。LM3445 驱动器使用低侧驱动的降压 稳压器调节 LED 电流。峰值电流在 ISNS 引脚处测量，纹波保持恒定以保持平均电压恒定。通过执行一个与输岀电压VLED成定，而无需考虑输入和输岀电压变化，这基于电感器固有的基本工作原理。下列等式体现了标准电感器中电压、电流、电感和时间之间的关系。简言之，可以不考虑续流二极管的正向电压与LED 堆叠电压之间的反比的假恒定关断时间，纹波得以保持恒定。这种方法通过保持纹波电流恒定以保持LED 堆叠的平

33、均电流恒关系。-可编辑-若可避免磁芯饱和，则可假设电感值（L）是恒量，如果 tOFF与 VLED成反比，那么电感中的纹波电流也是 恒量。恒定的峰值电流配合恒定的纹波则能得到所需的恒定平均电流。WEBENCH LED 设计工具设计 LED 驱动器，特别是相位调光应用具有一定的难度。为了帮助设计师应对设计挑战，美国国家半 导体开发出功能强大的在线设计环境，称为WEBENCH LED Designer ，其中包含多种 Cree LED 器件,可以直接使用 LED 的电子模式在特定的电路上进行设计。图4 是 Cree LED 选择图表的界面图。WEBENCH LED Designer 可快速提供可靠的

34、基础设计工作，但是其他一些因素会使相位调光设计变得复杂，例如电磁兼容。通常用在离线式电路输入端的共模和差模滤波器可与正相和反相调光器中的多种电路配置相互干扰。本演示单元中的滤波器经过多种正相和反相调光器的测试，但是仍有可能与未经测试 的调光器相互干扰。综上所述，利用 LM3445 LED 驱动器、大功率 Cree LED 和 WEBENCH LED Designer 设计工具，设 计人员可以快速地开发高效、可靠、美观的相位控制可调光固态照明系统。-可编辑-精品精品LED 产品的光效电功效率和功率因数一、前言白色 LED 的发光效率在不断提高， 超过 100lm/W（ 与高效荧光灯相当 ）的产品

35、也已亮相。 在照明器具上使用白色 LED ，由于照明灯具的电源适配器、灯光反射板及透镜等的损失， 通常会使灯具效率低于单纯 LED 光源的效率， 但最近已经出现号称器具效率达到 100lm/W 的 LED 照明器具。那白色 LED 今后会实现何种程度的亮度， 又会具备哪些特性 ?必须研究购买适当的 LED 颗粒 ;必须研究灯具的总光效达到标准 ;必须研究尽量低的成本与尽量高的电功效率的制约;注意美国和欧盟对 LED 的 PF 值宽容的立场；推介一些切实可行的 LED 灯实例。二、LED的光效日益提升是时代进步的必然基于白色 LED 的蓝色 LED 芯片的能量转换效率 （输出光能量与输入功率的比

36、 ）现在已经 达到了50%。但能量转换效率不可能超过 100% ，因为存在物理极限。就像半导体存储器 在集成度的提高上存在极限一样，能量转换效率及白色 LED 的发光效率今后也不可能一直 提高下去。较为合理的看法是 LED产品发光效率会在 150-200lm/W 之间，有较好的性价 比。今后重要的是如何在 LED 升温合理范围内保持高的发光效率。 LED 存在向芯片输入的 电流密度越高，发光效率反而出现衰退 （Droop） 现象。虽然衰退现象无法消除，但却可以减 轻。衰退现象减轻了， 在提高电流密度时亮度就会更高， 也就是说， 这样便可使相同亮度 （光 通量）时需要的 LED 芯片数量尽量少。

37、即：如果原来使用了大量 LED 芯片，今后便可利用较 少的 LED 芯片数量保持获得相同的光通量。- 可编辑 -精品LED 芯片的单位面积亮度（光通量）越高，亮度单价就越低，白色LED 的成本竞争力也就越强。能否提高这一成本竞争力，关键要看LED 厂商的创新专利技术竞争力如何。光衰现象越少，成本竞争力就会越高。因为减少LED 芯片的面积可降低芯片的成本，而且对顾客也有好处。能够增加每个白色LED 输入电流的话，便可提高每个LED 的亮度，因此可使照明器具及 LED 背照灯光源使用的白色 LED 个数减少。成本降低的话，对 LED 背照灯液晶电视及 LED 照明器具来讲的确是节能福音;LED 成

38、本降低也是时代进步之必然；LED 价格由批量与光效所制约， 所以 LED 灯产业是一个系统工程， 需优化然后产业化。注意 LED 的性价比人为提升 LED 工作环境温度，导致 LED 光衰加大、寿命减短，这也是加速测试 LED 寿 命对比的方法之一。把 LED 灯置于“积分光球”内腔，测出LED 发出的“光通量”单位，流明 （LM）。即作为分子与 LED 的电功率（单位/瓦）之比，就是 LED 的光效。LED光敢=MB釈分球洌岀療明认PLWLED 生产厂家，出厂前筛选出光效处于不同档次的LED 产品，对应不同的价格。这是一分钱一分货的道理。 如果你做 LED 灯只要亮、不用达标的话，就选用低价

39、位低光效的 LED 产品。如果做的 LED 产品要达到美国能源之星每瓦55 流明的标准，则至少要采购每瓦80流明（LM）的 LED。LED 本体光效每瓦流明，乘以“灯具的光效” （大约 0.9 至 0.9 左右），-可编辑-精品再乘以“灯电源适配器的电功效率”(大约 0.8 至 0.9 左右)，估算出达标每瓦55 流明以上损耗功率的大部分，是电源适配器本身发热耗电，小部分是电磁干扰(EMC)消耗掉。电力电子工程师的使命就是力求把 &P 减小，努力提升电功效率：。国际上一般认为达到 0.8 以上才拿得出手，超过 0.85 才是好产品，而超过 0.90 才被认为是节能产品。再一步深入探讨，

40、它的主要组成有以下要点；1、电源适配器产品内部集成电路的工作需耗电选用微功耗的集成电路是第一关。所以，选择节能的低功耗的集成电路是至关重要的。无 IC 的自激式也是小功率 LED 灯优选拓扑之一。2、电力电子开关工作时消耗功率的 LED 灯，要采购 LED 本体光效大约每瓦三、提升电功效率标志节能前述 LED 灯电源适配器的电功效率，是功率之比，称为电功效率，常用拉丁字母80 流明的 LED 成本就合适了。LED 实际得到的功率，与消耗输入电源刀来表示。-可编辑-精品Ph =导通损耗-驱动信号功率AP毎+开关过程损耗 P土其中导通损耗T 是开关的周期。提升电功效率节能措施尽量设计高压小电流负载

41、，比低电压大电流负载为好，选用饱和导通内阻较小的开关管为好。(2)最好的开关管是 COOLMOSFET， 同电压等级、 同电流条件下，COOLMOSFET 内 阻比传统 MOSFET内阻小得多。其次是 IGBT。在频率不太高，开关功率不太大， 可用低成 本的双极型半导体开关管。(3)必须让开关管处于“非通、则断”的开关状况，切忌让开关管落入放大区工作，在放大区的开关管损耗很大！电力电子开关管在放大区之外的两个区：截止区 (OFF)有，无 电流，因为零，无发烧 饱和区(ON)有【0,但电压心很小，也不发烧。驱动损耗？电力电子开关管的驱动信号功率对于双极型晶体管而言，驱动功率较大的内因是大电流开关

42、工作状态时的电流放大倍数，远小于参数表格中小信号放大倍数，所以基极驱动电流较大。-可编辑-精品式中是开关管的电流的时间函数,八曲)是开关管的电压的时间函数,式中双极型场效应niGBT-如果工作频率固定，还可以用“谐振驱动”，利用谐振回路LC 的“品质因数 Q”，具有放大的作用，能够最大限度降低驱动信号功率。但如果不是固定频率则不可以用揩振驱动， 这时可以使用“源极开关驱动”方式来实现微功耗驱动。例如：QX9910 等都是优秀的微功耗驱动 IC，一下子把上述 Pic 和 AF 大幅度降低了。开关损耗硬开关过程；从 OFF?ON 或从 ON?OFF ,实际上开关管工作点都掠过 “放大区”才到达“截

43、止区 OFF”或者到达“饱和区 ON ”，就在“掠过”开关区的短时间内，是存在开关损耗的；软开关过程；上述表达式中，或任为一零，其乘积必为零，这就是“软开关”的物理内 涵。有两个原则作为设计技巧使用：电子开关“串联电感”，由于电感电流不可以突变，电子开关必然是 ZCS 零电流导通软开关；电子开关“并联电容”，由于电容电压不可以突变, 电子开关必然是ZVS 零电压截止软开关。铁损与铜损-可编辑-开关电源的铁损，是磁性材料 磁性材料内部“磁畴”发生的“磁滞损耗”及“涡流损耗”，所以选择磁性材料的磁化回线 所包围的面积愈小愈好，愈接近于矩形的小面积“矩形磁化回线”愈好。开关电源的铜损，来自导线的直流

44、电阻损耗，以及高频“趋肤效应”的高频损耗，所以 用多股绝缘的导线（又称李兹线）铜单根导线绕组，可以有效降低高频损耗。过去设计硅钢片的大型工频电力变压器，需考虑体积、重量和性价比。有一个经验之谈,就是选择各参数优化到“铁损等于损”时，工频电力变压器有较高的效率、较小的体积、较 轻的重量和较好的价比。注意，那只是对50HZ/60HZ 工频交流电源而言，且是硅钢片磁性材料的；而对于超过 20KHZ 的高频开关电源的电力电子变压器，或者电力电子功率电感而言，可选的磁材多种多样，可选导线也多种多样，高频波形与工频正弦波形有较大差异。所以，就不要死守什么“铁损与铜损相等”的传统说法了，能在一定成本和体积的

45、条件下，尽 量提高电功效率才是硬道理。电源拓扑不同的开关电源拓扑的电功效率是有差别的。相同的电源、负载，选择非隔离式拓扑时电功效率高于隔离式。所以在安全条件许可的情况下，尽量选用非隔离式更有利于节能，除非订货指定才做隔离式拓扑产品。电源电压愈接近负载电压时，会有较高的电功效率。无论升压或降压，电压变比愈大, 电功效率愈差。所以，选合适的电源很重要。精品，正比例于铁损,-可编辑-精品采用 BOOST 升压拓扑时电功效率比其他拓扑的电功效率要高;尤其是用“无桥 BOOST ”的 APFC 更优异 ;10KW 以上超大功率常用 “三相无桥 BOOST ”的 APFC 其电功效率接近于 1 。当采用B

46、UCK 降压拓扑时，由于电流波形畸变，导致电功效率变差。因此，可用扫频仪 分析找出谐波能量较大的若干个谐波频率，用高频谐 L-C-D 回路吸收一个或若干个频率的 谐波能量，经整流把高频能量转化为直流能量回馈给直流母线，实现化害为利。既能降低THD%，又提升电功效率 n。由 BOOST 及 BUCK 两大基本拓扑，可以转化为其它多种各有特色的开关电源拓扑， 拓扑愈简单，其电功效率会比复杂拓扑效率愈高些。输出电压、功率对效率的影响输出电压低、输出功率小的 LED 灯如何提高电功效率 ?用电压与 IC 相适应的直流电源来点亮小功率LED 灯有较高的效率。例 1：用 2.7-6V 直流电源，经过 QX

47、5238（ 或 QX5239） 驱动 15 毫安（或 20 毫安）的三 支路或四支路 LED 灯，其电源电压仅高于 LED 灯电源 50 毫伏时，有很高电功效率（超过 0.98） 且各并联支路电流精度优于 2%!例 2：用太阳能光伏电池， 白天给可充电电池 （或超级电容 ）充电贮能， 晚上自动点亮 1-10个 20 毫安小电流 LED 草坪灯的专用芯片 QX5232 ，其电功率优于 0.9。例 3：输入直流电源 2-7V ，可选择输出电流 0.1-0.4A ，不加接任何外接元件，用于矿 灯或手电筒的专用芯片 QX7135 是最简单的了，电功效率也优于 0.9。- 可编辑 -精品例 4 ：适用于

48、 12-24V 直流电源，用 BOOST?BUCK 自动升降压拓扑点亮 1-10W 大功 率 LED 灯的低压专用芯片 QX5241 ，也是电功效率较高的范例。（2）用工频 50HZ/60HZ 、电压 80-270V 交流电源的 LED 灯如何提高电功效率 ?例 5 ：最简单的电容恒流交流 LED 灯是两只（或两串 ）LED 灯彼此反向并联，串入一只限 流电容，再串入一只负温度系数的热敏电阻 （NCT） 限制开灯峰值电流，交流电源正半波点亮 其中一只 （或一串 ）LED 灯，交流电源负半波点亮反向并联的另一只（或一串 ）LED 灯，闪烁频率 100HZ 须选用较长余辉时间的荧光粉配方的 LED

49、 ，可以做到人眼可以接受的微量闪烁。 接通电源点灯瞬间，负温度系数电阻 NCT 有较高阻值，限制起动电流，随后 NCT 电阻发 热升温， NCT 电阻值大幅度下降，整灯电功效率比较高。例 6 ：用 20KHZ 廉价节能灯电子镇流器改造成为“高频电力电子变压器”，降压供电取代上述的限流电容及 NCT 电阻，仍用“反向并联”两只（或两串儿 ED 来实现高频交流 LED 灯，因没有低压整流二极管的损耗问题，电功效率也较高，且完全看不出闪烁。两只（或两串）彼此反向并联的 LED 灯，每只 （或每串 ）LED 只工作高频半波，所以 LED 的热量问题较易 解决。只是 LED 颗粒多了一倍，成本会高一些，

50、但随着 LED 单价迅速下滑，今后可能是可 接受性能价格比优选方案之一。例 7：用便宜的低压低内阻场效应管同步整流来取代LED 灯供电的整流二极管，是提升输出电压低输出功率小的 LED 灯电功效率的有效方法之一。例 8：用源极驱动的低损耗 IC（QX9910） 非隔离式 LED 灯，电功效率超过 0.9 可以实现。 详见后文范例。- 可编辑 -精品四、LED灯的功率因数PF值问题美国能源之星 2009-11 公告的 LED 灯泡标准中， 一个巨大的进步是对 PF 值持十分宽 容的态度：5W以下 LED 灯的 PF 值不作任何要求， 5W 或以上的 LED 灯的功率因数只要求 0.7 就达标了。

51、这不同于人们习惯节能荧光灯 PF 愈高愈好， 究其原因是荧光灯特性是负电 阻， 荧光灯低气压电弧引发严重的 EMC 电磁干扰问题 ;而 LED 灯是正电阻器件， LED 本身 没有产生 EMC 电磁干扰的问题。 这样规定的目的是用最低成本来最大量化推销 LED 灯取代 白炽灯实现全社会节能宗旨。LED 元件本身没有 EMC 电磁干扰问题， 产生 EMC 的原因是为 LED 灯电流恒流而加的 电力电子开关电源， 每一次导通 (ON)- 每一次截止 (OFF) 的过渡过程及过程， 引发 EMC 问题， 才有 PF 功率因数敏感问题。对于小功率的 LED 灯完全可以用“交流整流端填谷电路”来实现高可

52、靠性无电解电容LED 灯，取代有两个电解电容三个二极管和一个电阻的“直流填谷电路”，为的是提升可 靠性，使 LED 电源的寿命配得上 LED 本身的长寿命。对于要求功率较大、适应全电压 (80-270V) 的 LED 灯，用有源功率因数补偿 (APFC) 电路是有必要的，这时全电压 (80-270V) 时的功率因数 PF0.90 是可以实现的。如果想进一步提升大功率 LED 灯的电功效率，可以 用“无桥 APFC ”就能实现提升 n五、“电功效率”与“能效”电功效率只是输出给 LED 的功率与电源输入功率之比，并不涉及 LED 发光的多少。有 的人误以为就是“能效”，能效问题是涉及 LED 发

53、光的问题。- 可编辑 -精品用能效数据对比，作为客观判定哪个方案更节能的可比数据，并由此引发出的三大流派。即直流 LED 灯、交流 LED 灯和脉冲 LED 灯。范例之一：高效率稳压恒流的16W LED 灯T8 荧光灯管 270 颗 20 毫安 LED，PCB 均匀分布六支路并联，每支路串见下图一所示；实测数据见表一所列。LED 电流45 只 LED,图一咼效率稳压恒流的 16W LED 灯-可编辑-精品V|N (V)20020521021E2202252M235240o. a?at0. 0791 0. O7fl30. 0783fl. 07620. 07fi10.07820. 07fi30.

54、0786PIN15.C215. 01 16. 4416,6417,2017.5717. 9918, 40ia. 861A.ED(V)142.0140. 0 142. 0142.0143. 0H3. 0143.0143. 0143. J1LHJ1A0. 1050 105 0 1050. 1050.1100.1100. 1100 1100. 11514.S114.91 H.14. VI15.731,7315 7315. 73個45PLED/PI0.9950. S31 0 9074 386G 9個C 8950 &750 8550 072表一 16 瓦 LED 灯实测数据从电路图上看，十分简洁

55、，除了270 颗小电流 LED 之外，电路全部元器件共 17 只,材料表见表二所列。序号件若漆图上代号型号規格备注1集成电路U1QXD中国深圳泉芯公司2低电U场效应管Q2AP 2360小驱动辅助开关3咼压场效应管Q16A&OOV 5N6OEUCK主弭关4茬快速二輸管01SF36BUCK续谍6贮能电感L116MH 600MABUCK电盘6电阻R1510K降压电阻n1徨压管0212V2产1272电源S1氐压电容G24. 7 u F/25VDC趕定1R2电源导高压电容C122卩F. 4O0VDC虑波电容10整流硅堆1BD10. 5A/WVACAC-DC11电阻R23S0Q启动电阻12D3&a

56、mp;VZ产生5VZ电源13低压电容C34, 7 U F/2&VDC視宦5VZ电诉14二极管D41N5S19棵持刿壬电源15电容C4470PF3tOFF定时电容16电佢R3100KQ1#合与滝波17电皑R42. &Q恒遭取样电胆表二图一的材料表低耗电节能集成电路 QX9910 的工作电压 5V，工作电流 0.5 毫安，所以须用低电压低内阻的辅助开关管（AP2306 等低压廉价小功率低内阻大电流场效应管）作为源极驱动的开关-可编辑-精品管以驱动定 toff 断开时间方式控制高压主开关管(5A600V5N60 或 IRF840 等高压场效应管)的断开，这种与众不同的高电功效率的控制

57、方式。工作原理简述如下：(1)12V 低压电源的产生常饱和导通(ON)状态。于是须先让(5N60)主开关栅极常有稳定 12V 正偏压，为此，用(2)5V 低压电源产生为工作电源。(3)集成电路 的低功耗“打嗝”工作状态得到 5Vz 低压电源，U1 向辅助开关提供 4.5V 以上的正偏压，足以使低电压小 功率大电流的心饱和导通(ON)状态。心饱和导通，使QL.也饱和导通、整个电路的能量。 供电感 L 充磁贮能的过程，就是LED 电流上升的点亮过程。正是这个LED 电流经取样电阻尺勺(2.5 欧姆)得到信号，经电阻 R%滤波与耦合到rUi 的第六脚(CS端子)，当的电压 降超过 0.25V 时，I

58、 令心 2 截止，从而用辅助开关 Qd 源极控制高压主开关 Ql-也截止。于是 L 贮存磁能经 LED- 丄 1 续流，这就是 LED 灯电流从最大值向下衰减的维持发光过程。正是这个下降的LED 电流，当不足以维持取样电阻为使集成电路(QX9910)正常工作，需要低压5V 稳压电源工作，必须让I 工作在降压电阻|R1 (510K )向稳压管 (i2Vz)供电，用12Vz低压电源。令高压电力电子主开关处于常闭(ON)饱和导通状态。交流电源经桥堆 BD1 整流后，直流电源正端经ON)?在稳压管卩昱两端得到低压5Vz 稳压电源，供给集成电路 I 1 作但电感 L I 的电流不可以突变,(4.7 诉)

59、电容与并联，得到-可编辑-精品上的 0.25V 阀值时，于是再次令?重新导通，驱动主开关 QE 也重新导通。上述反复的过程，如同人的“打嗝”相类似，改变4第七脚(TOFF)外接电容 G，。就能改变“打嗝”的周期，当 C4 为零时 QX9910 最高工作频率 2500KHZ。流范围之内，可以精准恒定某一设定值，取样电阻R的电阻值愈大，恒流电流愈小；反之,R4阻值愈小，LI 的可控恒定电流愈大。(4)恒流稳压恒定 LED 灯功率从表一可见，在额定电压220 20V、LED 灯电流在 0.110 0.05A 范围内变化，精准恒流 5%以内湘对应 LED 灯电压在 143-1V 范围，精准稳压百分之一以内 确保 LED 灯功率 在 17.2W+1.66W 至-0.58W、精准恒功率 10%以内，使 LED 灯稳定可靠工作。所以图一 是值得推介的低成本高性能优秀方案之一。范例之二：高效率稳压恒流的7W LED 灯用图一改变 R4 与 R5 并联，使 LED 灯电流加大到期 0.32A，把一串七颗 1W 的 LED 点亮，见下图二所示；实测数据见表三所示。-可编辑-? ?极低功率损耗的开关工作状况使流经的工作电流在数毫安至数安培电图二高效率稳压恒流的 7W LED 灯V|N 311020020521021522022E(INt). 0657003870_ 03760