LED照明的电路保护应用
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AEM科技在LED照明應用的保險絲系列
AirMatrixTM Chip Fuse – AC-DC應用
Series Size Rating current
0.50 0.63 0.75 1.00 1.25 1.50 2.00 2.50 3.00 3.15 3.50 4.00 5.00 6.30 7.00
不帶PFC方案, 開機 脈衝明顯較大 9
開機脈衝能量vs.電容量vs.保險絲I2t特性
0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 E-Cap Film Cap
5.5W球泡燈: 非隔離非PFC方案 6W球泡燈: 隔離PFC方案
I2t (A2S)
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0
1.0A+ 0.75A+
Cap type Cap (µF) Peak (A) E-Cap 4.7 4.7 22 35.5 42 88
t (sec) 0.00013 0.00013 0.000084
It 0.055 0.076 0.217
2
Recommended Fuse I2t min. AEM Fuse (for 100k times) 0.273 0.75A+ 0.382 1A+ 1.084 1.25+
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降低LED照明電源成本方式
1. FR4 PCB CEMx PCB
2. PCB小型化 3. PCB做雙面焊接 單面焊接 4. 人工插件焊接 自動化作業
元器件: a.小型化 b.貼片形式 c. 耐高溫
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貼片保險絲在SMT產線的作業方式
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LED照明雷擊浪湧測試要求
歐洲標準/ 國際標準
應用
測試等級 非自鎮流>25W 差模: 1000V 共模: 2000V 其他 差模: 500V 共模: 1000V
測試次數
LED照明
EN 61547 GB 18595
歐洲標準 90/270 各5次 國際標準 90/270/0+/0- 各5次
Test levels Devices Luminaires and independent auxiliaries Self-ballasted lamps and semu-luminaires Input power >25W ≤25W 1.2/50 µs line to line line to ground ±0.5 kV ±1.0 kV 1.2/50 µs ±0.5 kV ±1.0 kV 1.2/50 µs ±1.0 kV ±2.0 kV
資料來源：DIGITIMES，2010/12
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2006年美國照明能源消耗量站住宅及商 業大樓能源消耗量比重
根據2006年統計，照明佔美國住宅耗電量的11.6%，商業大樓耗電量的24.8%，此數據顯示，減少 照明產品消耗的能源，為發展零耗能建築的必要條件之一，故促進固態照明的普及為美國達成提高 能源使用效率、減少溫室氣體排放的重要關鍵。
方形陶瓷管與AEM AirMatrixTM系列保險 絲結構vs.波峰焊接作業
方形陶瓷管 貼片保險絲 金屬帽 陶瓷管 熔絲 焊錫 最高溫可達 260˚C以上
AEM AirMatrixTM 貼片保險絲
PCB
熔絲
銅箔端子
方形陶瓷管貼片保險絲, 在高溫的SMT焊接作業時, 可能會因高溫造成內部焊錫熔化情形, 再加上外部熔融焊錫在凝固時所產生的內聚力, 而造成金屬帽脫落的風險. 22
0.63A+ 0.75A+ 1.0A+
0 1 10 Capacitance (µF) 100
Cap type Cap (µF) Peak (A) 4.7 10 22 47 4.7 13.4 18 20.5 26 10
t (sec) 0.00042 0.00042 0.00058 0.00086 0.0002
Series HI SB Size 1206 0603 1206 0603 Rating current
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 7.0 8.0
Safety certification
50A @ 63Vdc 50A @ 63Vdc
50A @ 32Vdc 50A @ 32Vdc 50A @ 32Vdc 50A @ 32Vdc
資料來源：日本經濟新聞，DIGITIMES整理，2011/4
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LED照明應用種類vs.功率
路燈
燈管 投射燈
PAR燈
球泡燈
室內燈 (≤25W)
路燈 (≥50W)
MR16/TU10崁燈
1W
10W
100W
1000W
Power
6
LED球泡燈參考電路設計
LED照明的電路保護應用
Prepared by: 江建霖
AEM, INC.
0
LED照明應用及市場發展趨勢 LED球泡燈/燈管電路保護要求 LED照明小型/薄型化趨勢與保險絲關係 SMT焊接作業對貼片保險絲的影響 AEM科技在LED照明應用的保險絲系列
1
8
開機脈衝能量vs.電容量vs.保險絲I2t特性
1.2 1 0.8 In circuit 100k times level for fuse
1.25A+
5.5W球泡燈: 非隔離非PFC方案
I2t (A2S)
0.6 0.4 0.2 0 1 10 Capacitance (µF) 100
各種節能燈泡效能比較
HCFL燈泡 燈管平均壽命 6,000 hr
CCFL液晶燈泡 30,000 hr
LED燈泡 30,000 hr
光衰表現
20~25%
2~3%
30~50%
耐點滅次數 演色性(RA) (太陽光為100) 燈管工作溫度
10,000次
100,000次
10,000次
80
85
<70
83˚C
67˚C 固態汞, 可回收 (Hg<3mg) 中
LED照明的電源板, 不管採用 插件或是貼片元件, 多會整合 成使用波峰焊接方式來完成 的一次焊接作業, 進而降低生 產成本.
貼片元器件必須可 以承受波峰焊接高 溫作業的能力.
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方形陶瓷管與AEM AirMatrixTM系列保險 絲比較
方形陶瓷管 貼片保險絲 AEM AirMatrix 貼片保險絲
1. 薄膜電容放電時產生的脈衝明顯比電解電容小很多. 2. 不同生產商的電解電容, 放電時產生的脈衝也會不同.
10
LED照明雷擊浪湧測試
突波吸收器做雷擊測試 時的反饋脈衝,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有可能 會衝斷保險絲.
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LED照明雷擊浪湧測試標準
雷擊浪湧測試 (Surge test), 是依據IEC61547-2009, 一般在 220Vac電壓的國家有要求. 標準要求是差模: 500V, 共模: 1kV
為確保可以順利過安規測 試, 一般都會採次數加嚴 測試.
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不同規格保險絲安培數vs. I2t特性
保險絲”快斷”或”慢斷”特性, 並無一定標準, 而是各家廠商根據自己產品特性區隔來定義. 因此, 若要真正了解保險絲的耐脈衝能力, 不是以快斷或慢斷來區分, 而是須真正對照保險絲 I2t特性曲線.
4
2011年夏季日本關東地區電力不足量預 測
2011年日本311地震造成福島核災，並毀損關東、東北地區多座火力發電廠，儘管經過搶修已有部 分發電廠恢復運作，但預估至夏季用電高峰期，包含首都東京在內的關東地區仍有供電量不足500萬千 瓦的疑慮，故日本政府呼籲企業、家庭採取節電措施，目標為減少20%至25%的用電量。 根據日經能源報告統計，2008年日本家庭能源消耗量中，家電與照明共佔35.9%的比重，而LED照 明目前尚未普及，故日本電力不足問題將有機會帶動LED照明大幅成長。日本電力問題將加速LED照明發 展，根據DIGITIMES預計2011年日本電球型LED燈銷售量將達2010年的2倍，為3,000萬個。
It 0.025 0.045 0.081 0.194 0.007
2
E-Cap Film Cap
2 Recommended Fuse I t min. AEM Fuse (for 100k times) 0.126 0.63A+ 0.227 0.75A+ 0.406 1.0A+ 0.969 1.25A+ 0.033 0.5A+
Safety 8.00 10.00 certification
50A @ 250Vac 50A @ 125Vdc 300A @ 32Vdc AF2 2410 100A @ 125Vdc
50A @1 25Vac 50A @ 125Vdc 300A @ 32Vdc
100A @ 250Vac
SolidMatrix® Chip Fuse – DC-DC應用
80A @ 24Vdc 60A @ 24Vdc
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AEM科技保險絲系列 vs. LED照明應用
80˚C
環保
液態汞, 不可回收
無汞
價格
低
高
2
2009~2013年LED照明市場規模暨預估
雖然LED照明佔整體照明市場產值仍小，2010年預估為3.2%，然在全球環保意識高漲下，LED照明 已成為許多國家主要發展的政策之一，在國家政策力推動下，將有助於LED照明產值提升。 在各國所推動的LED照明計畫中，LED燈泡將為優先導入產品之一，若不考慮技術別，全球整體燈 泡胃納量約200億顆。值得注意是，CFL燈泡仍然具有許多優勢，雖2011年LED燈泡滲透率僅約3%，但 以數量看，將可達6億顆；2013年隨著40W及60W傳統燈泡邁入淘汰時程，預估LED燈泡市場規模可達 25億顆。
