倒装芯片技术如何改变LED产业_新闻资讯

黑夜给了黑色的眼睛，<黑夜给了黑色的眼睛。却用它来寻找光明。人类是个怕黑的动物，所以人类制造光源，照明设备用来赶走黑暗。夜晚，人类最早接触的照明光源是雷电与火，雷电无法控制，人类转而控制和保留火种，控制火提供光、热是人类早期伟大的成果之一。 也就是先民们发现的第一个照明光源。天亮了掐灭火把，人类所使用的第一堆篝火。这就是最原始的照明控制。 这成为了蜡烛的锥形。之后又经历了动物油灯，大约在公元前3世纪呈现了蜜蜡。植物油灯，煤油灯的时代。用针挑亮灯芯，这就是最原始的调光控制。 直至电灯的呈现，这种用火提供照明的方式绵延了几千年。一个有着几千年技术文明的历史才在20世纪终结。 激进光源控制史 美国科学家爱迪生发明了电灯，1879年10月21日。即白炽灯。 利用超越1150个灯来照亮舞台和观众席。1881年伦敦萨沃伊剧院安装了世界上第一个电力照明系统。 有可能引起火灾。最早的一个记录调光器是威伍兹的平安调光器”发表于1890年。调光器在此之前. 1903年 Kliegl兄弟在纽约市大都会歌剧院装置了有96个用于舞台灯光的电阻调光器的电力照明系统。 调节可变电阻器就可以改变流过白炽灯的电流值，从而改变灯光亮度。这种调光方式在交直流电源回路中都可使用，并且不会发生无线电干扰，但由于可变电阻的功耗高、发热大，导致系统的效率很低。可变电阻器调光是最早出现的调光方法,通过在白炽灯照明回路中串接一只大功率可变电阻器。 使热能转换为光能，白炽灯靠电流加热。这种电能的利用形式太浪费了能不能开辟一条电能利用的新途径呢? 黑维特发明了水银灯，1902年。也即汞灯。这种水银灯是真空的灯管中充入水银和少量氩气。通电后，水银蒸发，受电子激发而发光。水银灯比白炽灯亮多了光线近似太阳光，能量利用率也较高。但是水银灯会辐射出大量紫外线，而紫外线是对人体有害的且水银灯光线太亮、太刺眼，因此它不能得到广泛应用。 法国的A.克洛德发明氖气放电灯，1910年。将汞充入灯中制成辐射蓝光的灯管，后来又在灯管内壁涂上荧光粉制成辐射白光的灯管。 美国通用电子公司的研究人员伊曼，与其他科学家一样，从霓虹灯的亮光中，看到光明的前途,1938年。研制出热阴极荧光放电灯。 1942年研制胜利卤磷酸钙荧光灯。 俗称卤粉。卤粉价格便宜，20世纪50年代以后的荧光灯大都采用卤磷酸钙。但发光效率不够高，热稳定性差，光衰较大，光通维持率低，因此，不适用于细管径紧凑型荧光灯。 现代控制的基础：可控硅技术诞生。而中国这段时间还在进行着轰轰烈烈的大跃进运动。同样是这段时间。 也即可控硅；1957年美国通用电气公司(GE开发出第一只晶闸管产品；并于1958年将其商业化;开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。1956年美国贝尔实验室(BellLab发明了晶闸管。 JoelSpira先生在1960发明世上首个旋扭式电子调光器，仅仅在两年后。从此改变了整个照明控制行业的发展。 由于电子调光器大小一如墙面开关，Spira先生于1961年在美国成立路创电子并将其发明推出市场。并可节省电力，故此大受欢迎，迅即取代旧式的调光器，从此一般家庭都可在墙上装置这种既省电且纤巧的调光器，家居照明的面貌因此而改变。 延长了灯泡使用寿命。1959年人们发现卤钨循环可以大大减缓钨的蒸发。进而发明了卤素灯。提高了发光效率。 图：卤钨循环原理。 1961年高压钠灯出现。 图：钠灯典型光谱。 1962年金属卤化物灯问世。 金卤灯问世。图：60年代初。 随着大规模和超大规模集成电路的发明，20世纪70年代。第四代数字计算机得以广泛应用，发生了集中控制”中央控制计算机系统。这种中央集中控制系统也被用于照明控制。 其中的代表厂家美国Crestron快思聪)成立。后来发展成为家居中控的著名厂家。当然照明控制也成为其中控中重要的一部分。1971年。 为打击以色列及其支持者，20世纪70年代呈现了世界性的能源危机(1973年10月第四次中东战争迸发。石油输出国组织的阿拉伯成员国当年12月宣布收回石油标价权，并将其积陈原油价格从每桶3.011美元提高到10.651美元，使油价猛然上涨了两倍多，从而触发了第二次世界大战之后最严重的全球经济危机)导致许多公司致力于新型节能电光源及荧光灯用电子镇流器（ElectronBallastforFluorescLamp研究。 荷兰飞利浦公司的JverstegenJM等先后合成了稀土绿粉(Ce,1974年。TbMgA l11O19蓝粉(Ba,Mg,Eu3A l16O27和红粉Y2O3∶Eu3+并将它按一定比例混合，制成了三基色粉。发光效率高(平均80lm/w以上，色温2500K-6500K显色指数85左右) 图：三基色光谱示意。 各种高反压功率开关器件不时涌现，随着半导体技术日新月异的飞速发展。为电子镇流器的开发提供了前提条件。 荷兰飞利浦等公司率先推出第一代电子镇流器，70年代末。这是照明电器发展史上的一项重大创新。由于它具有高效节能等许多优点，引起了全世界的极大关注和兴趣，认为是取代电感镇流器的理想产品。一些世界著名企业都投入了相当的人力、物力来进行更高一级的研究与开发。 飞利浦公司开发了BHF132H12型（单管 32W及BHF232H12型（双管 32W荧光灯电子镇流器，80年代初。采用了120只分立元器件，功能最完善的代表性产品。由于微电子技术突飞猛进地发展，大大促进了电子镇流器向高性能、高可靠性方向发展，世界上许多著名半导体公司争先恐后推出了专用功率开关器件和控制集成电路（IC系列产品。 西门子公司开发了TDA 4812等有源功率因数效正器（APFCIC功率因数达0.99以上，1984年。英国索恩、美国 GE德国欧司朗等公司相继推出集成电路电子镇流器。 计算机、通信、微电子、自动控制等技术飞速发展，20世纪80年代后期。控制领域向现场总线技术发展。从根本上突破了保守的点对点”式的模拟信号或数字—模拟信号控制的局限性，构成一种全分散、全数字化、智能、双向、互连、多变量、多接点的通讯与控制系统。 澳大利亚Dynalit于1989年成立，这一时期。Dynet总线系统便是现场总线系统专注于照明领域的具体实践。 而我熟知的KNXEIB等是开放的总线。所有这些基于现场总线的照明控制系统我先略过不表。因为总线技术早于很多主流照明光源调光控制技术的基石，Dynet一个封闭的现场总线。很多照明接口还没有诞生。所以Dynalit早期对照明的控制也仅局限在照明开关及对白炽灯卤素灯的切相调光上。好在这种情况没有继续多久。 这一市场的主导光源的调光终于成为可能。1989年芬兰赫尔瓦利公司胜利推出可调光单片集成电路电子镇流器。荧光灯。 图：荧光灯发光原理。 可控硅调光 前沿切相调光器 只要把调光面板串接在接灯的火线上（有的也接零线）旋动旋钮就可以看到灯泡可以调节亮度了一般接线非常简单。 那么可控硅是怎么实现斩波的呢？ 一般都包含一个DIA C双向触发二极管)一个PIA C可控硅，前沿切相调光器电路比较简单。因此也叫可控硅调光器） 前部分L1C1RF抑制电路，如图所示。VR1R1C2C3构成RC电路，当RC充电电压大于DB1DIA C导通电压时，DB1导通，触发P1PIA C导通，这时220V电压加在灯泡上，当电流过零时，P1关断。如此重复。通过改变VR1电位计的大小可以改变时间常数RC进而改变导通角。即我斩波的宽度。 过零关断，因此前沿切相调光的特点综合起来就是每半周期内。延时导通至半周期末。 相应的电压波形如下： 价格低廉，这种调光器因为线路简单。所以在市场上占了绝对的主导地位。 不适用于容性负载（电压突变，当然这种调光器也有局限性：只适用于阻性和感性负载。发生非常大的浪涌电流）降低线路功率因数，EMI干扰。可控硅在维持电流以上才干正常工作，因此，不适合深度调光。 后沿切相调光器 电压波形从零电压突然跳高，可控硅调光器在开通时有一个很陡的前沿。这对白炽灯类电阻性负载的影响不大，但却不适合气体放电光源的调光使用。 而驱动电路是一种容性负载，可控硅调光器产生的电压跳变会在容性负载上产生很大的浪涌电流,因为多数气体放电光源都需要驱动电路来配合工作。使电路工作不稳定，甚至造成驱动电路烧毁的故障。因此后来又出现了后沿切相调光器。 这里也先介绍一下： 计时器及MOSEFT开关。后沿切相调光器一般包括过零检测电路。 如图所示，L1C1起RF抑制作用。电路中有过零检测和计时器，过零检测到过零时重置计时器，且使计时器输出高电压，开启MOSFET电路导通，计时器开始计时，经过设定时间(ms,同样。小于半周期)后，计时器输出低电平，MOSFET关闭。电压输出中断。 后沿切相的特点就是每半周期内过零开启，因此。延时关断至半周期末。 相应的电压波形如下： 所以在白炽灯时代，前沿调光器（可控硅调光器）垄断了绝大部分市场。当然后沿切相的优点是适合容性负载，电压缓慢升高，不会产生极大的浪涌。可以看出后沿切相调光器的电路比前沿切相要复杂得多,价格也会比前沿切相调光器高很多。 自动选择前切还是后切。有些厂家还生产通用调光器（即适用于阻性、感性、容性负载）其原理是主动识别负载类型。 0-10V用于照明模拟控制也成为了可能。同样在这段时间(20世纪50年代)过程控制领域同样在进行着如火如荼的发展。基于010V或420mA 电流模拟信号的模拟过程控制体系得到广泛的应用。可控硅诞生以后。 但用1-10V转成可控硅调光有点画蛇添足的感觉，所以我现在还可以看到一些老的1-10V系统还有白炽灯、卤素灯的1-10V调光控制器。因此基于白炽灯的1-10V控制器胎死腹中。 荧光灯的调光（1-10V 荧光灯的调光概述 荧光灯的调光是高频电子镇流器的基础上研发出来的下面是高频电子镇流器的线路图: 全波整流和无源（或有源）功率因数校正器（PPFC或APFC后，其工作原理如下：工频电源经过射频干扰（RFI滤波器。变为直流电源。通过DC/A C变换器，输出20K-100KHZ高频交流电源，加到与灯连接的LC串联谐振电路加热灯丝，同时在电容器上发生谐振高压，加在灯管两端，但使灯管"放电"变成"导通"状态，再进入发光状态，此时高频电感起限制电流增大的作用，保证灯管获得正常工作所需的灯电压和灯电流，常增设各种维护电路，如异常保护，浪涌电压和电流保护，温度维护等等。 对频率的研究时发现了荧光灯调光的秘密。 与灯串联的电感镇流器的阻抗越大(XL=2πFL灯电流减小，其原理可以简单理解如下：新的线路加入了对频率的控制电路。频率越高。灯的输出功率降低，灯调暗。反之灯调亮。同时，频率越高，电容阻抗越小，起到稳定电流的作用。 变频同样是荧光灯调光的核心科技。当然一个硬币都有两面，所以就像格力掌握核心科技。变频解决了调光问题，也会带来EMC干扰，空间的频谱资源那么有限，大家都想插一脚，三大运营商为了4G波段争得头破血流。 估计你家电视都开不了作PPT时投影仪也打不开。镇流器主要是要避开对红外的干扰。一般的家电红外遥控器都是38Khz调制的红外信号。而我镇流器一般的工作频率也在10kHZ~100Khz之间。如果镇流器的工作频率定义不好。 为其配备控制领域里已经幼稚技术就是顺理成章的事。有了荧光灯调光的核心技术以后。 1-10V调光 所以1-10V调光是无法使灯输出为0要关掉的变通的方法是控制电路里另外再加继电器开关，50代就已经成熟的1-10V很快被嫁接到用来改变频率的regulInput控制输入）这就是现在已经比较熟悉的荧光灯镇流器调光技术之一:1-10V当然频率不可能无限高。当控制电压低于1V里关闭这个开关。这就是北美一般采用0-10V调光时，用0V控制开关断开来达到关掉荧光灯的目的欧洲人比较流行用1-10V调光。开关的事交给别人。 连续的所以也叫模拟调光。信号极性有正负之分，1-10V接口的控制信号是直流模拟量。按线性规则调节荧光灯的亮度，调光时一旦当控制信号触发，镇流器启动荧光灯，首先被激励点燃到全亮，然后再按控制量要求调节到相应亮度，按IEC929规范，每个镇流器的最大工作电流为1mA 1-10V调光曲线如下图： 这里有必要提一下控制里常会提到Sink灌电流）和Sourc拉电流）概念。借用一下数字控制里面的两张图说话: Sourc就是提供电源的一端。输入端提供电源就是SourcInput/Sinkingoutput输出端提供电源就是SourcOutput/Sinkinput 控制器吸入电流。对应上面左边的图一。一般每个镇流器提供0.15-0.2mA 左右的电流。所以看一个控制器能带多少套镇流器就要看控制器能Sink电流。如果是50mA 对应的就是200-300套镇流器。1-10V照明控制常用的镇流器提供电源。 按上面右边的图二的也有。如果输入输出都是同一性质的还需要加转换电路才干匹配使用。当然控制厂家镇流器厂家有这么多。 但也有一些限制：必需另外加一组控制线，1-10V控制虽然廉价。分组控制完全需要依靠硬件接线，分组变化需要重新接线。如果一个大的室内空间分组比较精细，线路上的本钱是很大的因为是电压模拟信号，会存在干扰，影响控制精度。 荧光灯的调光（DSI&DA LI 奥地利的Tridon锐高)开发进去了用曼彻斯特码（ManchestCode数字式控制接口（DSI镇流器，1991年。包括1位开始位，8位数据位（dimvalu4位停止位。信号没有极性要求，信号在控制线上传输和同步方式比较可靠，调光按指数函数方式调光，这种镇流器被触发启动后，荧光灯亮度可以从0开始调整到控制信号所指定的亮度。 电子镇流器内部对进入镇流器的220V主电源进行开关切换控制，当荧光灯被关闭熄灭后，镇流器可自动切断220V主电源以节省能源消耗。还可省掉调光器经过开关控制的主电源线连接，而直接与220V主电源线连接，也可节省系统成。DSI使用单字节进行灯光的光强控制(0-255or000-0FF,另外DSI还可以通过信号命令。使荧光灯的控制更容易与数字式的调光控制器连接，从而扩大应用范围。 成为了独家的协议，锐高为DSI申请了专利。谷歌与苹果开源与闭源的争论一直没有结论，但对于照明来说，DSI相对于1-10V来说只是提高了照明精度等优势。分组布线并没有改变，而人眼对于光的敏感度相对较低。所以照明体验并没有天壤之别，DSI并不能像苹果的闭源系统IOS一样风行世界，反而变得孤芳自赏。 欧洲开始了对数字式荧光灯照明控制系统的开发和研究，一些主要的照明生产厂商提出了采用规范通信协议来加速群控照明节能产品的推广使用建议。欧洲主要的电子镇流器生产厂家(如HalvarHücoPhilipOsramTridonTrilux和Vosslohs2chwab等)都纷纷加入到数字式可寻址调光控制接口DA LIDigitAddressableLightInterfac规范的制定工作中。由于节能的需求,自DSI之后。 并形成欧盟规范草案，生成的DA LI草案后来就成为欧盟电子镇流器规范EN60929附录E部份的内容。同时,电子控制工作组(ECGIEC929ΠEN60929成立,开始起草有关规范。 1-10V模拟量接口控制镇流器也于1994年并入工业规范IEC929 目前DA LI已成为欧洲数字调光的主流规范。2001年成立世界DA LI协会。通过DA LI技术的推出及应用。 更多是作为一个接口标准，由于DA LI规范是由镇流器厂家共同倡议的规范。方便系统连接。调光镇流器一般分通信模块和调光模块。DA LI定义的通信方面，调光模块同样是上面的变频技术。将我前面的镇流器的RegulInput换成我DA LI通信模块，就得到DA LI镇流器。有关DA LI详细规范大家可以查相关标准，只罗列些DA LI应用的一些基本特点： 低电压0V-6.5~6.5V高电压16V9.5V~22.5V最大允许2V动摇；1全称DigitAddressablLightInterfac数字可寻址照明接口。 200比特/秒)2高效传输速率(1. 可显示光源信息(如开/关,3双向通讯。光源真实亮度,光源状态等) 自由布线方式，控制信号线没有极性,4接线简单。没有组要求)控制信号线长度可达300m 最多可储存16个场景(16个组地址)系统最大电流250mA ,5一个系统最多允许64个独立地址元件。镇流器最大电流2mA 调光曲线规范化且适应人眼的敏感度(下图：对数调光曲线)6调光范围0.1%-100%最低限值取决于供应商。 7灯可以用电子镇流器开/关(有一定待机功耗) 如果出厂时只生产这63个地址的镇流器，这对镇流器的仓储,DA LI镇流器的编址是系统调试时完成的因为在一条DA LI线上只有0-63个地址。运输及使用都是方便的显然镇流器厂家把皮球踢给了系统集成商。 每个镇流器实际用24位存储地址(长地址)出厂时统一设置成FFFFFF系统调时试，替代的方法是采用随机数方法发生地址。首先使每个镇流器发生随机数地址(DA LI命令)24位产生2位相同地址的机率是极小的然后通过依次搜索最小随机数地址遍历所有这条DA LI线上的DA LI镇流器并依次赋于0-63地址（短地址） 不是简单换一个新的而是要使新替换上去的镇流器的地址必需与换下来的地址相同，每次调试后控制线上任何一个镇流器的地址都是不确定的因此当系统中某个镇流器发生故障需要更换时。目前还必需借助专用调试设备重新对镇流器地址进行编址，否则会发生地址抵触。 已经了解了荧光灯镇流器调光技术中常见的三种方法，好了至此。1-10V模拟调光，DSI数字串行调光，DA LI数字可寻址调光。这三种镇流器技术发迹于荧光灯，但并不局限于荧光灯，很快就被应用到其他领域，这已是后话了