室內LED照明創新設計技術發展趨勢

編者按：傳統的低電壓、大電流設計的LED光源和燈具工作時太燙和太貴。本文提出了HVLEDs的高電壓、小電流理念，具有創新設計的LED燈絲燈和環形HVCOB光電引擎。

　　2014~2016年LED照明將步入高速發展階段，特別是適合室內照明的平價LED光源和燈具藉助新一代的LED照明將進入量產。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/247456.htm

　　困惑

　　這麼多年來LED照明光源和燈具的開發、生產，很難使LED照明光源和燈具迅速走進平民百姓的家庭，LED光源和燈具工作時太燙和購買時太貴成了技術發展的瓶頸，和市場擴大的門檻。究其原因是大多數LED光源和燈具都採用傳統的LED燈珠低電壓(VF3.2V)、大電流(IF200~700mA)的工作狀態所致。為了降溫，設計了結構複雜的散熱器還是很難降溫，形形色色的無效散熱方法，導致LED照明光源和燈具成本居高不下，使LED光源和燈具的零售價格難以下降，普通百姓難以承受消費。LED燈珠在點亮工作時，消耗的電能30%轉化為光能，70%轉化為熱能。因此，需要儘快導出和散發熱量，LED光源和燈具的散熱是整個系統設計的頭等大事，LED光源和燈具點亮工作時溫度高了，易使LED燈珠早期老化，引起光衰，易使驅動電源早期失效，電解電容器因高溫而乾枯。低電壓大電流光源(LVLEDs)太燙成難治頑疾(圖1)。

　　三大發展趨勢

　　1. LED光源板設計從低壓趨向高壓。同功率的LED照明燈具可以用大功率的低電壓LED燈珠來設計光源板，採用大電流(200~700mA)驅動，結果是燈腔高溫很燙，散熱瓶頸難解;採用小功率LED燈珠串聯成高電壓的HVLEDs光源板，用小電流(10~50mA)來驅動，燈腔溫度下降很多。如小功率的LED燈絲燈甚至不需要金屬散熱器。思維的創新，引來新的生機。

　　改變LED光源板的設計思路至關重要。LED光源板選用小功率LED燈珠，採用多串、少並，組成高電壓(50~240VDC)、小電流(10~60mA)的HVLEDs工作狀態，可以有效降低LED光源板發燙頑疾。

　　2. LED照明的散熱機理首先是快速導熱，其次是對流散熱。LED照明燈具的散熱器從全金屬的走向塑包鋁和全塑料的散熱器，輕鬆地解決了LED燈具複雜的隔離技術問題，而且省工、省料、省成本、耐高壓。塑料散熱器正在從石化塑料趨向可分解、無公害的生化塑料。

　　3. LED照明燈具的電源因此從隔離趨向非隔離開關恆流電源和高壓線性驅動電源，大大提高電源的效率和功率因數，節省成本。高壓線性驅動電源還省去了變壓器、電感器和電解電容器，開創了LED光源與驅動電源晶片可同時貼片的大規模自動化生產先機。

　　室內LED照明光源和燈具，採用效率較高的非隔離開關恆流驅動電源，或便於自動化生產的無變壓器、電感器、電解電容的高壓線性恆流驅動電源。可由此生產性價比好的平價LED光源和燈具。

　　LED照明燈具已經步入新技術、新工藝、新材料、創新設計產品的嶄新時代，LED照明燈具的新技術發展脈絡十分清晰，順之者昌。用四新理念設計產品方可贏得新市場。

　　LED燈絲與燈絲燈

　　LED燈絲與燈絲燈是近二年的技術創新產品。LED燈絲遵循HVLEDs的原理，顛覆了傳統的單顆LED管芯的封裝模式，將單顆的LED封裝革新為多顆串聯的模塊化封裝，使之成為HVLEDs的模組。

　　LED燈絲設計製造有傳統的「固晶技術」和新興的「覆晶(Flip Chip)技術」(也稱作「倒裝」 )二種不同的技術、不同的方法。這裡以「固晶技術」為例。

　　新一代LED燈絲設計技術就是貫穿VF高電壓、IF小電流的HVLEDs工作狀態的創新理念。燈絲燈在連續工作數小時後，玻璃泡的溫度在36℃以下。

　　典型的LED燈絲設計在0.5mm X 1.2mm X 33mm的藍寶石基條上，在藍寶石的一面塗膠後，固晶無背鍍的藍光1016 LED管芯26~30顆，用金線串聯，使之成為VF=70~80V的HVLEDs，在藍寶石基條的兩端覆銀，便於通過金線連接頭尾的LED管芯，便於安裝引腳，方便LED燈絲的應用。LED燈絲的內部結構如圖2所示。LED燈絲在固晶和打金線後，必須將配製好色溫的黃色螢光粉塗覆包裹整個藍寶石基條，以防LED燈絲通電工作時的藍光洩出。LED燈絲的色溫通過在黃色螢光粉中加紅粉，不同的配比得到不同的色溫，可按需設計生產。