- T8、T10 LED燈管對變壓器的性能要求
- PC47有更高的飽和磁通密度和更低的損耗
- PC47材質的飽和電流大于普通材質PC40
- PC47在100℃的磁芯損耗相比PC40降低了約40%
- 高密度的PC47可以實現變壓器更小的體積和重量
- 改善后的磁芯形狀提高了磁力線的應用效率
本次講解共分為五個部分：首先是LED變壓器制品特點分析，介紹變壓器所使用的高性能材料，然后是深化設計工具的應用和活用，最后是LED照明變壓器制品的圖示。下圖T8、T10 LED燈管的解體，我們通過解體發現變壓器使用的一些特點。首先是它體積比較小，使用環境比較密閉，對于溫度的要求比較高，對體積也有要求。同樣在特性方面使用效率比較高。綜合以上幾個特點，會采用高性能的高Bs材料。對于線材的使用，要用CLSS-F 155度耐熱等級的線材。固定的方式會采用點膠固定磁芯和線圈。現在的制品已經可以達到8mm，使變壓器下沉，總體高度可到8mm。
圖1：采用高飽和磁通密度的材料，變壓器可以做的更小
PC47有更高的飽和磁通密度和更低的損耗
下面對高性能的材料做一個簡單介紹。LED變壓器的系統需要高飽和磁通密度和低損耗的特點，TDK開發了一個PC47系列的變壓器材料，它的發展方向就是下圖箭頭所指的方向，縱軸是飽和度磁通密度和低損耗。這邊是我們對比市面一些通用的磁芯變壓器，和TDK現在所研發和不斷更新產品特性的比較。從右下角，粉紅色的點是目前市場上常用的一些材料的性能，橫坐標是磁通量，縱坐標是飽和的密度。我們可以發現從現在市場上這些粉紅色的點是在500Core Loss，磁通密度在380，跟TDK PC40材料是相當的。PC47材已經有很大的改善，在420的磁通密度，在250左右的Core Loss，也就是說相比通常所用的系列有比較大的改善。
圖2：與其它材料，PC47有更高的飽和磁通密度和更低的損耗
PC47材質的飽和電流大于普通材質PC40
圖3展示了高性能PC47應用在變壓器上所產生的性能曲線，橫坐標是電流，通過變壓器的電流值，縱坐標是電感值。我們可以發現隨著電流增大，感值在衰減。我們可以知道，如果變壓器的電感衰減到一定的時候可能會失效。這張圖我們可以明顯的看到，PC40和PC47有比較大的差距。假設電感值為300時，PC40材的電流達到2.7A左右，PC47材系列電流達到了約3.2A，也就是說，使用高性能PC47材質的飽和電流將會遠遠大于普通材質的性能。
圖3：PC47材質的飽和電流大于普通材質PC40
PC47在100℃的磁芯損耗相比PC40降低了約40%
右圖是溫度與磁芯損耗的關系圖，隨著溫度的上升，在100度以前呈下降趨勢，也就是說隨著溫度的升高，磁芯損耗是越來越低的，超過100度左右以后磁芯損耗又會增加。而LED變壓器使用范圍在70-100度之間，根據不同的應用領域和各種型號有所不同。同樣可以發現PC47的磁芯損耗在100℃的磁芯損耗僅為250KW/m3、相比PC40材料，改善了約40%。根據使用條件的不同，PC47能實現降低5℃～10℃左右的發熱。
圖4：PC47在100℃的磁芯損耗相比PC40降低了約40%，可改善發熱
高密度的PC47可以實現變壓器更小的體積和重量
至于高性能材質的研發，設計的原理，材質研發出來，它的密度更大。拿PC40材和PC47材兩個材質高倍放大鏡成像的對比，可以發現左邊PC40材質有很多黑色的點。那些點是間隙，粒子之間存在很多間隙。右邊PC47材質黑點比PC40材小，也就是說PC47材密度會遠遠大于PC40材質，從而降低磁芯損耗，提高變換效率，降低發熱。基于材料開發及燒制因素（燒制方法、溫度條件）的最適度，實現材料的高密度設計。
圖5：PC47相比PC40有更高的材料密度
活用高性能材質的優點，以EER28市面上最常用的一種變壓器型號分析。由于密度更大，我們可以使變壓器更輕、更小。比如在同樣功率的情況下，用高性能材質體積和重量會比普通材質更小。這邊僅以EER28為例，我們將以ECO2225系列可以取代市場上的EER28，重量有45%的消減。
圖6：ECO2225取代EER28，重量有45%的消減
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改善后的磁芯形狀提高了磁力線的應用效率
同樣從性能和形狀上有獨特的設計，下圖對磁場、變壓器在工作時的磁力線分布狀況做了分析。左邊這張圖可以看到深藍色的部分代表磁力線沒有分布。特殊形狀的設計，可以看到比常規的樣小得多，大大增加了整個磁力線的應用，提高了磁力線的應用效率。同樣對于LED，T8和球泡燈的系統，會發現對于變壓器的工作效率有比較高的要求，要求到90W以上，或者要到80多W，我們這里也務必要使用高性能的鐵氧體去滿足這樣的需求。
圖7：采用PC47材料的TDK獨有的磁芯的形狀
我們介紹下先進的高自動化卷材生產線。首先從卷線到后面外觀測定都實現了高自動化的操作，全部用機械完成，而不像以往一人一臺機械而且很嘈雜的進行作業，而是用了各種機器去取代它。這主要是兩個優點：首先它品質比較穩定，能控制卷線散亂、膠帶散亂的發生，可減少變壓器特性的不均衡。同時它生產效率提高，不受人員增減及作業人員熟練程度的影響，隨時能安定供應，使生產產能得到大大的提高。
這邊是對手卷和自動化卷線的個性對比（對比分析圖可下載演講資料）。我們可以發現其實對變壓器來講，電感值和漏感值是對其影響比較大的兩個課題因素。從下面漏感的分析，發現不同的時間卷出來的特性有差異，跟他的手法控制和工作環境有關系，這樣子造成產品卷出來參差不齊。自卷張力有參數的設定，可以一年、一年以后，甚至兩年、三年再去做，都能保持很好穩定的水平。同樣在切換方面，比如一個產品我這個月要生產，三個月要再生產。如果是手卷，新來的員工需要有一個熟練度的過程，可能需要三個月才能很好的做出一個產品。機器的話，這個作業員只起到搬運的作用，他把材料放到機器上，做完以后又拿下來，這樣單天就能達到最好的狀態。
對于變壓器的設計規格設定我們也開發了一套系統的設計軟件，里面存有跟IC廠商最新型號的參數、各個頻率等所需要的設計參數，還有各種新的磁性參數在里面，我們只需要把變壓器的參數輸入到這個軟件里面，再按一鍵生成，就可以給出我們的建議規格和卷。變壓器的設計基本上就是基于以上三點完成的：首先是高性能材料的應用，活用PC47材的特長，然后根據客戶的需求以及用途的不同開發各自的型號和特殊的型號，再使用高自動化卷線的工法和設計工具、支援工具及構造的活用完成變壓器的設計。 這邊列出來的是目前在市場上各類LED所對應的TDK產品，TDK都擁有能滿足其工藝和尺寸要求的變壓器。這邊是T8管跟球泡燈最常用變壓器尺寸的展示。
以上是所有的內容，謝謝大家。更詳盡的圖表分析，請下載資料：
http://www.freschetta.cn/whitepaper/download?id=776
問： PC47材質是TDK自己的，還是我們在市面上可以買得到？
答：這是TDK自己的材質，是有專利的。
問： PC47材料現在只做標準品牌，還是可以定制，能提供打樣服務嗎？
答：可以，也會有定制，打樣也沒問題。制造工廠是在廈門，但我們送樣的速度效率會很快，因為我們花了很大精力專門做了一個部門，它是專門服務于市場客戶打樣和前期的送樣。
