第一讲：TDK PC47材料对T8 LED灯管变压器性能提升分析
要点提示：
- T8、T10 LED灯管对变压器的性能要求
- PC47有更高的饱和磁通密度和更低的损耗
- PC47材质的饱和电流大于普通材质PC40
- PC47在100℃的磁芯损耗相比PC40降低了约40%
- 高密度的PC47可以实现变压器更小的体积和重量
- 改善后的磁芯形状提高了磁力线的应用效率
本次讲解共分为五个部分：首先是LED变压器制品特点分析，介绍变压器所使用的高性能材料，然后是深化设计工具的应用和活用，最后是LED照明变压器制品的图示。下图T8、T10 LED灯管的解体，我们通过解体发现变压器使用的一些特点。首先是它体积比较小，使用环境比较密闭，对于温度的要求比较高，对体积也有要求。同样在特性方面使用效率比较高。综合以上几个特点，会采用高性能的高Bs材料。对于线材的使用，要用CLSS-F 155度耐热等级的线材。固定的方式会采用点胶固定磁芯和线圈。现在的制品已经可以达到8mm，使变压器下沉，总体高度可到8mm。
图1：采用高饱和磁通密度的材料，变压器可以做的更小
PC47有更高的饱和磁通密度和更低的损耗
下面对高性能的材料做一个简单介绍。LED变压器的系统需要高饱和磁通密度和低损耗的特点，TDK开发了一个PC47系列的变压器材料，它的发展方向就是下图箭头所指的方向，纵轴是饱和度磁通密度和低损耗。这边是我们对比市面一些通用的磁芯变压器，和TDK现在所研发和不断更新产品特性的比较。从右下角，粉红色的点是目前市场上常用的一些材料的性能，横坐标是磁通量，纵坐标是饱和的密度。我们可以发现从现在市场上这些粉红色的点是在500Core Loss，磁通密度在380，跟TDK PC40材料是相当的。PC47材已经有很大的改善，在420的磁通密度，在250左右的Core Loss，也就是说相比通常所用的系列有比较大的改善。
图2：与其它材料，PC47有更高的饱和磁通密度和更低的损耗
PC47材质的饱和电流大于普通材质PC40
图3展示了高性能PC47应用在变压器上所产生的性能曲线，横坐标是电流，通过变压器的电流值，纵坐标是电感值。我们可以发现随着电流增大，感值在衰减。我们可以知道，如果变压器的电感衰减到一定的时候可能会失效。这张图我们可以明显的看到，PC40和PC47有比较大的差距。假设电感值为300时，PC40材的电流达到2.7A左右，PC47材系列电流达到了约3.2A，也就是说，使用高性能PC47材质的饱和电流将会远远大于普通材质的性能。
图3：PC47材质的饱和电流大于普通材质PC40
PC47在100℃的磁芯损耗相比PC40降低了约40%
右图是温度与磁芯损耗的关系图，随着温度的上升，在100度以前呈下降趋势，也就是说随着温度的升高，磁芯损耗是越来越低的，超过100度左右以后磁芯损耗又会增加。而LED变压器使用范围在70-100度之间，根据不同的应用领域和各种型号有所不同。同样可以发现PC47的磁芯损耗在100℃的磁芯损耗仅为250KW/m3、相比PC40材料，改善了约40%。根据使用条件的不同，PC47能实现降低5℃～10℃左右的发热。
图4：PC47在100℃的磁芯损耗相比PC40降低了约40%，可改善发热
高密度的PC47可以实现变压器更小的体积和重量
至于高性能材质的研发，设计的原理，材质研发出来，它的密度更大。拿PC40材和PC47材两个材质高倍放大镜成像的对比，可以发现左边PC40材质有很多黑色的点。那些点是间隙，粒子之间存在很多间隙。右边PC47材质黑点比PC40材小，也就是说PC47材密度会远远大于PC40材质，从而降低磁芯损耗，提高变换效率，降低发热。基于材料开发及烧制因素（烧制方法、温度条件）的最适度，实现材料的高密度设计。
图5：PC47相比PC40有更高的材料密度
活用高性能材质的优点，以EER28市面上最常用的一种变压器型号分析。由于密度更大，我们可以使变压器更轻、更小。比如在同样功率的情况下，用高性能材质体积和重量会比普通材质更小。这边仅以EER28为例，我们将以ECO2225系列可以取代市场上的EER28，重量有45%的消减。
改善后的磁芯形状提高了磁力线的应用效率
同样从性能和形状上有独特的设计，下图对磁场、变压器在工作时的磁力线分布状况做了分析。左边这张图可以看到深蓝色的部分代表磁力线没有分布。特殊形状的设计，可以看到比常规的样小得多，大大增加了整个磁力线的应用，提高了磁力线的应用效率。同样对于LED，T8和球泡灯的系统，会发现对于变压器的工作效率有比较高的要求，要求到90W以上，或者要到80多W，我们这里也务必要使用高性能的铁氧体去满足这样的需求。
图7：采用PC47材料的TDK独有的磁芯的形状
我们介绍下先进的高自动化卷材生产线。首先从卷线到后面外观测定都实现了高自动化的操作，全部用机械完成，而不像以往一人一台机械而且很嘈杂的进行作业，而是用了各种机器去取代它。这主要是两个优点：首先它品质比较稳定，能控制卷线散乱、胶带散乱的发生，可减少变压器特性的不均衡。同时它生产效率提高，不受人员增减及作业人员熟练程度的影响，随时能安定供应，使生产产能得到大大的提高。
这边是对手卷和自动化卷线的个性对比（对比分析图可下载演讲资料）。我们可以发现其实对变压器来讲，电感值和漏感值是对其影响比较大的两个课题因素。从下面漏感的分析，发现不同的时间卷出来的特性有差异，跟他的手法控制和工作环境有关系，这样子造成产品卷出来参差不齐。自卷张力有参数的设定，可以一年、一年以后，甚至两年、三年再去做，都能保持很好稳定的水平。同样在切换方面，比如一个产品我这个月要生产，三个月要再生产。如果是手卷，新来的员工需要有一个熟练度的过程，可能需要三个月才能很好的做出一个产品。机器的话，这个作业员只起到搬运的作用，他把材料放到机器上，做完以后又拿下来，这样单天就能达到最好的状态。
对于变压器的设计规格设定我们也开发了一套系统的设计软件，里面存有跟IC厂商最新型号的参数、各个频率等所需要的设计参数，还有各种新的磁性参数在里面，我们只需要把变压器的参数输入到这个软件里面，再按一键生成，就可以给出我们的建议规格和卷。变压器的设计基本上就是基于以上三点完成的：首先是高性能材料的应用，活用PC47材的特长，然后根据客户的需求以及用途的不同开发各自的型号和特殊的型号，再使用高自动化卷线的工法和设计工具、支援工具及构造的活用完成变压器的设计。 这边列出来的是目前在市场上各类LED所对应的TDK产品，TDK都拥有能满足其工艺和尺寸要求的变压器。这边是T8管跟球泡灯最常用变压器尺寸的展示。
问： PC47材质是TDK自己的，还是我们在市面上可以买得到？
答：这是TDK自己的材质，是有专利的。
问： PC47材料现在只做标准品牌，还是可以定制，能提供打样服务吗？
答：可以，也会有定制，打样也没问题。制造工厂是在厦门，但我们送样的速度效率会很快，因为我们花了很大精力专门做了一个部门，它是专门服务于市场客户打样和前期的送样。
