【数字视听网讯】LED电源作为LED显示屏产品不可或缺的器件,主要用来给LED提供必要的工作电流,保证屏体的正常显示。电源是LED显示屏中频繁使用的一个部件,其品质直接影响着LED显示屏的光衰,关系着LED显示屏寿命。因此,电源也有着LED显示屏“心脏”的称谓,可见其重要性。我国LED显示屏产业发展至今已经30多年了,LED显示屏所特需的电源也跟随发展了30余年,经过多年的发展,其技术已较为成熟,在全球市场占据领先份额。作为电源领域里面一个较小的细分领域,LED显示屏电源随着LED显示屏产业发展壮大而为众多电源企业所重视。近年来由于品牌林立,低价格竞争,导致利润空间非常狭小,部分国际品牌已经退出中国市场。目前LED显示屏电源主要品牌有明纬、创联、诚联、康舒、台达、TDK、Vicor、麦格米特、奥源、荣电、贝瑞特、巨能伟业、华云、航特、普德新星、友谊、科聚创、莱特、南电、长城、贝斯特等,预计市场规模为18亿元左右。随着小间距、Mini/Micro LED等技术的发展,未来LED显示屏电源有望迎来百亿级市场需求。
我国LED显示屏电源发展现状
由于进入门槛低,我国LED显示屏电源厂家有上百家,主要集中在珠三角、长三角,以及部分中北部地区。根据全球LED显示屏电源市场分析的相关资料,2018年末全球LED显示屏的产量和销售,分别有82%和81%在中国,就是说全球LED与之配套的电源产量和出货量基本在中国,中国是全球LED显示屏的生产者和贡献者,中国是与之配套的电源的全球生产者和出货者。
广东是全国乃至全球重要的LED显示屏生产基地,因此大部分LED显示屏电源也集中在这里,形成良好的供应链,像麦格米特、荣电、巨能伟业、普德新星、华云都是诞生于此。
虽然当前参与企业众多,但是LED显示屏电源市场规模却很小,由于电源只占到LED显示屏总体成本的3%~5%,预计整个市场规模在18亿元左右。随着小间距、Mini/Micro LED等技术的进步,LED显示屏电源有望在本领域得到突破,未来将迎来百亿级市场需求。
荣电电源
对于大部分电源企业来说,LED显示屏只是其中一个细分市场。在LED显示屏市场发展初期,由于产业规模偏小,不足以吸引国际知名电源企业关注。在明纬等台湾专业电源企业带动下,国内一批专攻LED显示屏电源市场的新创企业诞生,并伴随LED显示屏产业的壮大而成长,逐渐向其它电源领域渗透。创建于2000年的创联电源从单一LED显示屏电源业务涵盖显示屏电源、照明亮化、工业控制等类别,并创立了哈特克、创锦、索斯力德等电源品牌;作为国内电源领域的龙头企业之一的麦格米特则涉足通信、电力、医疗、微波、显示、工控电源,以及通用变频器、驱动器、充电模块、智能焊机等多个领域,其LED显示屏电源就划归在工业电源版块。而其它传统电源厂商,则也有布局LED显示屏电源业务。
不同的LED显示屏应用场景,对电源要求是不同的。比如透明屏产品要求电源做成细长条状,电源做得越窄,屏体的透光性可以做得越好,整屏也更加美观。而户外LED显示屏产品维护成本高,要求电源可靠性更高,寿命更长。至于压铸铝箱体内部装电源要求效率高,功率密度要高,从而对电源里面的MOS、电解电容等器件要求也相对比较高。继小间距之后,Mini/Micro LED新型显示技术的日渐成熟,对LED显示屏电源可靠性等提出了更高要求。为了应对市场新变化,开发新的电源产品成为各家电源企业新的目标。
明纬产品结构
麦格米特产品结构
索斯力德DSP-200W4V2-0000
索斯力德销售总监陈豪杰告诉本刊记者,目前LED显示屏电源关注的焦点是可靠性+性价比。而可靠性和性价比主要是从功率因素、效率、输入保护、输出保护、尺寸和EMC几个技术参数来考量。
一般来说,优质的LED显示屏电源需要具备以下几个特点:
1)高可靠性:许多LED显示屏装在高空,电源维修不方便,维修的花费也大;
2)高效率:LED显示屏是节能产品,显示屏电源的效率要高。电源的效率高,它的耗损功率小,发热量就小,也就降低了温度;
3)高功率因数:功率因数是电网对负载的要求。虽然功率不大的单个用电器功率因数低一点对电网的影响不大,但如果同类负载太集中,会对电网产生较严重的污染;
4)浪涌保护:LED显示屏抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压能力,加强这方面的保护也很重要。有些LED显示屏装在户外,如安装在高层的户外广告,由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网系统会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED显示屏的损坏。因此,LED显示屏电源要有抑制浪涌的侵入,保护LED显示屏不被损坏的能力;
5)保护功能:LED显示屏电源除了常规的保护功能外,建议在电源输出中增加温度负反馈,防止温度过高;要符合安规和电磁兼容的要求;
6)温度特性好(高):高功率密度以及冬夏环境温度的影响不能让LED显示屏电源工作异常;
7)湿度特性好(高):要经受桑拿天等高湿天气的考验;
8)抗干扰性好(高):雷击、过压过流等电网波动不能损伤LED显示屏电源分毫。
LED显示屏电源市场主要存在的问题就是,产品质量参差不齐,低价竞争,售后问题频出。是因为进入门槛比较低,相关标准未建立,电源企业各自为政,还未形成良好的生态链。美国格拉斯电源研究所所长、清华大学客座教授许刚曾专门对中国LED电源市场作过调研。许刚指出,部分企业急功近利,没有在企业定位上、企业创新上、企业前途上、企业文化上、企业发展上做好功课。有的买几台其他厂家的产品模仿一下,就匆匆买一些材料回来组装后售出。加之LED显示屏也有这方面的市场需求,就产生了这方面的土壤,影响了企业发展,导致现在LED显示屏电源逐渐分化为:低端电源供门头广告,中端电源供小型LED显示屏,高端电源供机场、体育场和出口型配套产品。
许刚还认为品牌化缺失,也是一大问题。建立品牌和实行品牌战略营销是企业做大做强的唯一出路,但目前我国90%以上LED电源生产企业对品牌不够重视,没有把它提升到企业生存和发展的战略高度。只要今天还有市场需求就生产产品投放市场,不关注产品质量的内涵和外延。企业应该破釜沉舟,沉下心来,严选产品的原料、创新生产的工艺、试验产品进行破坏性测试、追诉产品检测的终身负责制、健全企业管理制度、完善企业文化、建立公司创新体系,有着长远的时间和空间眼光,做好每个产品,直至每个精品。
低压电源成为LED显示屏新选择
LED显示屏分为室内和户外两种使用环境,室内的相对户外LED显示屏出现问题可能随时都能察觉到,而户外就不能急时采取应对措施。以往很多LED显示屏客户选用电源时,之所以多选用低输出电压大电流的产品(如:5V/60A的应用),是因为LED灯珠工作电压低,一般LED灯珠的工作电压,白色为2.8~3.3V;红色为1.8~2.2V;蓝色为3.0~3.2V;绿色为2.9~3.1V;黄色则为1.8~2.0V,因此显示屏厂商在设计选用标准电源时,均会选用5V来作为主要供电。
但随着LED元器件的技术不断发展与创新,驱动IC的效率也不断地提高,部分企业认为LED显示屏的电源将会转成以4.5V/4.2V为主,也有企业将2.5V/3.3V/4V电源规划为标准品系列。相关企业经过试验和测算后认为满足LED显示屏正常工作电压达到4.5V即可,并称其结论是经过对LED显示屏电气性能的仔细计算、反复验证的结果。根据LED显示屏通电后的电流走向,综合损耗及各用电器件的分压之和正好4.5V,这一电压让LED显示屏正常工作,奠定了使用4.5V电源供电的理论基础。
相关电源企业认为,LED显示屏的亮度取决于电流的大小。恒流驱动的产品,无论使用的是4.5V还是5V电源供电,驱动产品达到工作电压后,电流恒定输出,产品亮度也基本保持一致,从显示性能上证实了4.5V电源供电的可靠性。
该电源企业强调,决定带载数量的是电流,不是电压。供电电压在能保证屏体正常工作的情况下,恒流驱动产品是电流控制型的产品,所以产品的带载只取决于电源的电流大小,使用4.5V电源供电,带载保持不变,又从实际使用中证明了4.5V电源供电的实用性。
该电源企业认为,如果从5V电源供电切换到4.5V电源供电,不仅仅是LED显示屏的亮度、带载保持不变,更是LED显示屏电气性能的提高,带来的变化足以重新定义电源标准。
该电源企业解释,采用4.5V电源,可保证LED显示屏运行更稳定。因为LED显示屏正常的工作电压只需要4.5V,多余的0.5V电压将被列驱动IC所消耗,使其工作温度升高15~35%,降低了使用寿命。同时,这些热量透过PCB板传导给灯管,促使屏体灯管的温度也会随之升高,进而加快了显示屏在使用过程中的灯管失效时间。通过冷热冲击和高低温循环试验的实践检验,论证了使用4.5V电源对LED显示屏可靠性和稳定性的提升。
采用低压电源供电,除了对产品可靠性和稳定性的提升外,在节能方面也有大幅提升。根据用电器功率计算公式:功率(P)=电压(U)*电流(I),在电流不变、电压变小的情况下,功率也随之变小。4.5V电源比5V电源低10%电压,理论是讲,功率也相应减少10%,也能节约10%用电量。
该电源企业呼吁,全行业行动起来,统一供电电源标准,采用4.5V低压电源供电,持续不断地提高终端消费者对产品使用体验的满意度。
工艺和设计成为电源企业核心竞争力
经过多年的发展,LED显示屏电源技术不断进步,应用材料方面也有了一些改变。诚联营销总监宗燕介绍,随着半导体技术的提升,电源内部出现了一些拥有新型的电子产品代替了原来的电子产品的现象,如氮化镓、碳化硅等新型材料广泛的应用于电路当中,不但缩减了电源体积,而且提高了电源的稳定性,效率也得到很大提升。诚联针对生产效率,优先使用SMT贴片工艺,生产效率及产品品质得到很大的提升,并且有效的减小了错误率的发生。
据明纬官网介绍,现有的显示屏通常是采用单电源供电,一旦电源故障,则会导致无法正常显示图像,严重影响视觉效果,然而于现场更换电源和维修皆会影响活动的进行,因此LED全彩显示屏进行了可靠度升级:电源和讯号备份系统采用了“1+1”并机冗余设计。
传统冗余电源接法是由2个或多个电源于正端分别串接二极管的方式并联输出至电源总线上,如下图所示。可以让1个电源单独工作,也可以让多个电源同时工作。当其中1个电源出现故障时,由于二极管的单向导通特性,不会影响电源总线的输出。
现在新的冗余电源方案是采用大功率的MOSFET来代替图中电路中的二极管,由于MOSFET的导通内阻小,可以达到几mΩ,大幅降低了压降损耗,应用电路中MOSFET采用专业芯片的控制,不仅实现了效率更高的解决方案,而且可接较小的散热器,缩减了散热器的空间,因此设计到电源中,节省了系统的总成本。
针对小间距与租赁用显示屏客户对于电源安装空间与体积要求较小的需要,如明纬所开发的HSP/HSN-200/300系列,完全能满足客户对尺寸与高度的设计需要,也快速成为LED显示屏客户在高质量标准电源上的另一个选择。
此外,LED显示屏在其特殊的应用环境与使用过程中常会因为污染、松动、震动、潮湿、环境温度变化等因素而造成故障,由于安装环境之变化无法预测,户外固定安装的LED显示屏对电源的可靠性要求更高,对电源的选材、IP防水等级以及冗余设计都提出了更高的要求。明纬推出的LSP-160系列的设计是利用MOSFET来代替传统电路中的二极管并联方式,并采用专业的芯片控制,可实现冗余+并联均流应用,而且体积小,效率高,可满足小间距全彩显示屏市场冗余应用需求。此外,LSP-160全系列属于轻薄型半灌胶产品,可降低因特殊应用环境、污染、震动、潮湿带来的电源故障,如铁路信息化设备、城市轨道交通智慧化设备等可靠性要求较高的系统,或者受安装空间限制的设备,皆可选择此系列替换。
新应用正在改写LED显示屏电源发展方向
随着信息化、可视化、智能化以及3D、VR、AR等技术的应用普及,与LED显示屏的跨界融合已成为现实,同时伴随LED芯片材料、驱动IC、控制、封装等技术持续发展,LED显示屏必然朝着高密度化、轻薄化、节能化、个性化的方向持续突破,因此对配套的电源也提出了越来越高的要求。随着Mini LED以及Micro LED技术的发展,将会对显示屏电源的发展引起新一轮的热潮,对电源的散热性能、功率、尺寸、响应速度等方面提出了更高的要求,这也意味着传统LED显示屏行业即将面临新的机遇和挑战。
电源在顺应LED显示屏技术变革中已经做出了巨大的改变,随着小间距显示屏的发展,电源也响应更轻更薄的要求,在尺寸和重量做出改进。特别是为适应透明屏通透性的需求,电源外观设计进行全方位的“瘦身”,其长条状的设计使其很容易“藏身”在透明屏的边框之中,不影响其镂空设计。
艾比森和麦格米特合作签约仪式
随着显示屏厂商越来越注重个性化需求,相关品牌厂商对电源也提出更高的要求,与电源厂商合作,定制专属于自身需求的电源成为新的方向。例如对品质要求较高的艾比森就向麦格米特定制专属电源,2020年艾比森与麦格米特签订了战略合作协议,约定从战略定位、产品、技术等多维度展开深层次配合,共同推动行业对电源使用的标准。麦格米特作为电源大品牌,其OEM电源全球销量第11位,其研发团队秉承了华为、艾默生等对电源的一贯高要求,具有“效率高,损耗少,合安规,有技术”的特点,这也正是艾比森坚守品质所需要的,双方合作,1+1>2。
小间距、Mini LED等技术的快速发展,电源产品的更新换代需求随之而来。2016年,小间距市场开始发展起来了,随后星星之火迅速燎原,直接带动了整个LED显示屏产业发展起来了。有数据显示,2020年中国小间距LED销售额118亿元人民币,同比增长14.0%。未来LED小间距产品作为终端显示设备,在智慧化解决方案中承担着人机交互的媒介,得以大量应用。其对电源的市场需求也会跟着增大。
创联电源董事长唐景新认为超薄化、轻小化、定制化、交直流分离、智能化将会是LED显示屏电源发展的新方向。这种趋势对于没有技术储备的传统电源厂家将会是致命的。因为这些技术的突破会面临供应链、生产工艺、研发创新等多个难题,多重压力之下,很多显示屏电源企业有可能举步艰难。此外,决定显示屏电源使用寿命的因素主要有电解电容、IC、MOS管、变压器等关键器件。随着国家对环保检查越来越严,关键器件的供应厂家会越来越集中,对于规模厂家的采购优势会越来越明显。就目前来讲,关键电源电性能材料不会出现什么大的变化,变动比较大的地方有可能会是MOS管和IC芯片,因为电源的智能化将会是未来几年重点发展的方向。今年的IC芯片涨价与缺货也对LED显示屏电源企业产生一定的影响。
伴随着Mini/Micro LED技术的发展,预计这个新兴领域将诞生百亿级电源市场需求。目前,三星、索尼、苹果、LG、京东方、TCL华星、创维、利亚德、艾比森、联建等巨头都布局了Mini/Micro LED,推动了LED应用范围从商用转向了民用市场。不过应用范围的扩大,对电源来说也是挑战,因为不同场景对电源的需求不同。诚联营销总监宗燕就表示,传统LED显示屏电源,是不能够满足Mini/Micro LED技术要求的,在这种情况下,如果LED电源厂家不具备这种应变能力,就只会被淘汰。目前,有实力的电源企业已经在针对产业发展趋势,开发Mini/Micro LED所对应的LED电源。
LED显示屏电源市场低价竞争激烈 亟需规范化、标准化
自去年以来,原材料经历数次涨价,给显示屏电源厂家带来不小压力,再加上显示屏电源本身就利润较薄,经历几波涨价,显示屏电源厂家的成本压力也越来越大,尤其针对一些中小型的企业,更加明显。
然而LED显示屏电源领域低价竞争的模式并没有因为原材料涨价而得到根本改变,在2021年开启的这一轮LED显示产品全线涨价潮内,LED显示屏电源企业显得异常的冷静,多数企业并没有盲目跟风涨价。有的企业只对部分紧俏型号产品价格进行了微调,有的新涉足LED显示屏领域的电源企业甚至还开展了大幅度的让利促销活动。
在激烈的市场竞争之下,如何将电源产品卖出去才是王道。相关电源企业,除了关注显示屏制造厂商外,还对模组批发的渠道市场进行重点布局。强力巨彩作为国内渠道领先企业,不少电源企业都对强力的渠道产生深厚兴趣,其中创联就专门为渠道产品领域创建了“创锦”品牌,渠道已成为相关电源产品走量的主要通道。在今年的“全国LED显示应用精品巡展”上,贝斯特、永杰霖等电源企业就针对显示屏渠道进行了深耕。但渠道产品量大利薄也是不争的事实,近年来相关电源企业已将触角延伸到景观亮化、工业电源等领域,通过扩展新的市场,避开LED显示屏电源领域的红海竞争模式。
许刚强调,LED显示屏电源企业在拼价格的同时,还要拼质量。电源原材料选择优劣直接决定LED显示屏电源的质量,高性价比的原材料是企业处于不败之地的重要法宝。目前电源材料供应市场比较混乱,在原材料大幅度涨价的情况下,拆机料、翻新料、旧料用在中低端电源上的现象比比皆是,还有些不负责任的电源企业生产的原料还不如国外拆机料和翻新料。
江苏贝瑞特集团总裁何春国呼吁电源行业要加强自身建设,找准企业的定位,树立企业长远观念和品牌战略,共同迎接电源行业所面临的新挑战。
此外,创新非常重要。华云电源总经理吴华雄曾表示,高密显示屏产品随着应用场景的改变,产品将从目前的工业属性向民用属性过渡,相应地一些性能指标以及产品结构将发生改变。第一,电源厚度依然是客户最关心的指标。第二,产品的认证将由原来对显示单元认证向以整屏认证过渡。第三,电磁兼容等级将从ClassA向ClassB升级。第四,在工程项目中无特殊要求的待机功耗和谐波,在民用应用场合则必须满足电视的认证标准。所以,企业要及时创新,研发生产出满足市场需求的产品。
为了维护市场秩序,推动行业健康发展,电源相关的标准也要提上日程。目前,LED显示行业已经出台了多项标准,部分已经上升为国家标准,但是针对电源方面内容涉及甚少,建议相关行业协会及电源头部企业做好带头作用,尽快建立适合LED显示屏发展需求的相关标准,并将标准落地,促进行业规范发展!
总的来说,中国LED显示屏电源的发展是个综合课题,需要全体电源从业者的不懈努力,从根源上、从思想上提高认识,从小众行业出发,加强自我变革、自我创新。首先,每个企业应加强自身产品定位的建设,加强自我品牌的建设,放眼企业、放眼行业、放眼配套厂家、放眼长远,把每个产品做成精品。其次,加强企业间互相学习,共同提高。每个企业都有闪光点,我们应认真学习,共同提高,特别是行业领导型企业更应承担历史的责任,把标杆做好,把榜样做稳,这样才能带动行业共同提高。最后,完善相关标准,让行业规范发展。俗话说,行业发展标准先行,LED显示屏电源也是如此,由于当前标准缺失,劣质产品充斥市场,低价竞争激烈,严重扰乱了市场正常秩序,建议相关部门将标准制定和推广工作尽快落地下来,让电源行业发展有据可依。
(编辑:bingjiling)