DOB及其一些認識上的誤區

作者：茅于海 埃菲萊光電科技有限公司

近來DOB（也就是Driver-On-Board）一個新名詞叫得很響，好像是一種新技術、新發明，其實則不然，而且還出現了一些認識上的誤區。

顧名思義，DOB也就是把LED的恆流驅動源Driver放到鋁基板上，這種技術早在5年前就已經有了，當然那時候不叫DOB而叫光引擎。這兩種叫法是很不同的，DOB說的是一種方法或做法，就是把驅動電源放到鋁基板上，而光引擎則是一種新產品的稱呼，凡是帶恆流驅動源的LED鋁基板稱之為光引擎。

下面我們來看一下有關DOB 的一些認識和理解上的誤區：

1.誤區一：把DOB稱為去電源化，好像有了DOB就不需要電源了。實際上任何LED燈具沒有電源是不可能點亮的，所以去電源是絕對不可能的。只是把電源放到鋁基板上以後，看上去好像是去掉了帶外殼的外置電源，但絕對不是把電源去掉了！而是把電源放到鋁基板上去了！

2.誤區二：把DOB當作是一種全新的電源，以為沒有這種電源就不可能出現光引擎這種產品。實際上所有的LED恆流驅動可以歸納為兩種，一種是開關電源，還有一種是線性電源。原理上這兩種電源都可以放到鋁基板上去，只不過開關電源的元器件的數目很多（超過30個），放上去會佔用很大的面積（見下圖）。

用開關電源做成的光引擎

而且那麼多體積很大的零件也會擋去LED發出的光線。

不要忘記電源的第二大類就是「線性電源」，線性電源的最大優點是元器件數目少（最少只有5個），所以現在幾乎所有的DOB（光引擎）都是都是採用線性恆流源，但是它帶來一個最大的缺點就是效率低，在220V只有85%。

所有線性電源的效率都是隨輸入電壓的升高而降低，在220V時為85%

3.誤區三：以為當前市面上有很多不同類型的DOB電源IC。

的確，生產這種線性DOB電源IC的廠家有很多，但是他們的原理都是一樣的，都是基於最早由美國矽谷的ExClara公司所生產的分段調光技術的IC。所謂分段調光就是指當整流後的半個正弦波電壓升高到某一個值時點亮第一串LED，當電壓進一步升高到更高的值時，點亮第二串LED，… 依此類推。其電原理圖如下圖所示：

分段調光的電原理圖

分段調光的時間波形圖

在電原理圖中圓圈裡有一個向下箭頭的就是一個普通線性恆流源，所以所有分段調光也都是採用了線性恆流源！分幾段就用了幾個線性恆流源！

實際上當時ExClara公司提出這種分段調光的目的是為了整個系統的電流波形儘可能地接近電壓波形。電壓波形是半個正弦波，而電流波形則是採用階梯接近的方法。當二者儘可能相似時，系統的功率因數就可以儘可能高。這也是他們的主要目的。他們當時在提出這種分段調光時並沒有具體規定到底分多少段，顯然分的段數越多，電流的波形就越接近正弦波，所以等他們發表以後馬上就有一家韓國公司提出了一種分很多段的方法。見下圖：

分段驅動的電流波形（不是電壓波形）

現在市面上的分段調光有的分3段，有的分四段，甚至分更多段。但這些都不是在原理上有所不同的方案，而只是工作參數上略有區別而已！

4.誤區四：以為只要增加分段數就可以提高系統的效率（有人說可以提高到90%）。

增加分段數的唯一優點就是電流波形儘可能地接近半個正弦波，從而可以使功率因數儘可能地接近1。但對於系統的效率沒有任何影響，因為它沒有改變它採用的是一種最基本的線性電源這個本質。所以效率還是在220V時為85%！

5.誤區五：採用「動態配置」來提高光效。有人提出了當電源電壓高的時候，各子串由並聯改成串聯，電源電壓低的時候由串聯改成並聯，從而可以提高光效。這個方法原理上似乎可以，但是在具體實現的時候，馬上就有幾個問題，就是到底有幾個子串，每個子串到底有幾個LED，… , 在時間上具體如何串並聯，最後到底能夠提高多少光效，… ,等等。這些問題不解決等於無法應用。其實這個問題我們埃菲萊公司早就解決了，我們是採用二進位1,2,4,8,16，…的組合來改變。所以所串聯的LED數目可以自適應地改變精確到「個」，使得其串聯後的總正向電壓儘可能地接近整流後的直流電壓，從而得到99%的驅動效率。

埃菲萊恆流源的效率(藍線為恆流源本身的效率,紅線為包括整流器的總效率)

這種方法我們早就在2012年就申請了美國專利和中國專利，現在都已經批准，專利號為USP9398656(美國專利號)和ZL 2013 1 0181802.2（中國專利號）。

6.誤區六：採用主動填谷就可以解決100Hz的工頻頻閃。

我們知道功率因數和頻閃是一對不可調和的矛盾，要功率因數高，電流波形就一定要和電壓波形相似，這時候就一定會產生閃爍。增加了主動填谷以後，多出了一個和電壓波形完全無關的一個脈衝波形（見下圖）：

從圖中可見原來的半個正弦波的波形仍然存在，可以說原來形成閃爍的波形仍然絲毫沒有改變，根本不可能靠一個新增加的脈衝波形就改變了這種閃爍。

更不可能還能「提高10-15%的光效！（引自原作者）」。

要完全去掉閃爍，唯一的方法是採用電解電容來儲能，使得整流後的電壓完全平滑。也就沒有閃爍。

目前分段調光的DOB IC因為還是採用了普通的線性恆流源，所以它的效率還是只有85%。如果把它放到LED的鋁基板上那麼就會增加鋁基板的熱量，簡單的計算就可以知道會增加30%的熱量。以10WLED為例，恆流源效率85%，所以只有8.5W功率提供給LED點亮，LED本身發光效率只有40%，有60%（8.5x0.6=5.1W）都轉換為熱量。現在還要加上恆流源的1.5W的熱量，使得鋁基板上的熱量增加了1.5/5.1=0.3，也就是增加了30%的熱量。近似地說，LED的結溫也會增高30%。假如原來的結溫是85度，那麼增加了恆流源的30%熱量以後，結溫就會增加到110°C。

7.LED的結溫從85°C升高到110°C，也就會使光效降低約10%、壽命從3萬小時縮短成9千小時！

8.所以只有採用埃菲萊公司生產的效率高達99%的恆流驅動源IC才能夠做成真正高性能的DOB光引擎。

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