茅于海經(jīng)典設計之一種極高光效的LED光引擎

現在LED光引擎已經(jīng)是一個(gè)業(yè)內很多人都知道的一種新產(chǎn)品，也知道它主要是把LED驅動(dòng)源和LED發(fā)光板集成在一起的模塊，但是可能對于這種光引擎到底有哪些優(yōu)點(diǎn)還不是非常清楚。

可以說(shuō)推廣光引擎的最大好處有以下幾個(gè)方面。

1. 降低 LED照明燈具廠(chǎng)家研發(fā)費用，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期

因為所有LED燈具的光學(xué)和電氣指標都由光引擎生產(chǎn)廠(chǎng)家制定了。甚至還推薦了相應的散熱器。燈具廠(chǎng)家只要把光引擎安裝到散熱器里面去就可以了。燈具廠(chǎng)商甚至不需要經(jīng)驗豐富的光學(xué)、電子工程師，也不需要購買(mǎi)昂貴的光學(xué)和電子儀器設備。換句話(huà)說(shuō)，光引擎可以大大降低LED燈具廠(chǎng)的準入門(mén)限，但卻不會(huì )因此降低LED燈具的產(chǎn)品質(zhì)量。當然這要求光引擎的生產(chǎn)廠(chǎng)家本身就要有極高的水平才行。

2. 推廣光引擎可以大大加速LED燈具的推廣

最近幾年隨著(zhù)白熾燈的禁產(chǎn)、禁銷(xiāo)，LED燈具即將迎來(lái)爆炸式的增長(cháng)。LED燈具廠(chǎng)如雨后春筍般的大量涌出。這雖然是一種必然趨勢，但是也帶來(lái)了很多問(wèn)題，尤其是表現在LED燈具的質(zhì)量上的良莠不齊和個(gè)別廠(chǎng)商之間的無(wú)序的價(jià)格戰。LED光引擎的出現可以在很大程度上解決這類(lèi)問(wèn)題。因為質(zhì)量是由幾家生產(chǎn)光引擎的大廠(chǎng)決定，價(jià)格也不可能有太大的出入。這就大大地減少了由無(wú)序競爭而引起的內耗。有助于LED燈具產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。

3. 提升了LED燈具的整體性能

例如提高了整體光效(lm/W)，這里是指包括電源效率在內的整體光效，當然對于整燈來(lái)說(shuō)也還應當包括燈罩的透光率(不過(guò)這不是由生產(chǎn)光引擎的公司負責，而是由生產(chǎn)散熱器的公司負責)。又如色溫，顯色指數，等也可以按需生產(chǎn)。而且在同樣的光通量時(shí)還可能降低功耗，進(jìn)一步節能。

4. 降低了成本

至少可以省去了恒流驅動(dòng)源的印制板，及其生產(chǎn)成本。實(shí)際上，由于采用COBLED，不但省去封裝。生產(chǎn)還可以高度自動(dòng)化，這就會(huì )大大降低生產(chǎn)成本。

一. LED球泡燈的光引擎

所有的LED燈具都是是由三大部分構成：LED光源、恒流驅動(dòng)電源、散熱器和外殼(包括燈頭和燈罩)。

就拿LED球泡燈來(lái)說(shuō)，如果要做成光引擎就必須把它的電源板和LED鋁基板合成為一塊板，可以看出其難度是很大的。顯然

1. 開(kāi)關(guān)電源不適合做光引擎

開(kāi)關(guān)電源雖然性能比較好，效率也比較高，但是最大的缺點(diǎn)就是元件數目非常多(通常需要三十幾個(gè))，要和LED燈板集成在一起有很大難度。整個(gè)開(kāi)關(guān)電源幾乎占據了70%以上的面積，而把LED的空間減到最小。它不但減小了LED的發(fā)光面積，也擋去一部分光線(xiàn)。而且最大的問(wèn)題是減小了LED的散熱面積。

2. 線(xiàn)性電源可以減少元件數但效率過(guò)低

為了減少元件數，最簡(jiǎn)單的方法是改用線(xiàn)性電源，通常線(xiàn)性電源只有5-6個(gè)元件，這樣就可以大大減小所占用的面積。目前市面上的光引擎大多數都是采用無(wú)電解電容的線(xiàn)性恒流源，這種方案的缺點(diǎn)是和所有普通的線(xiàn)性電源一樣，其效率只有84%-93%，市電電壓越高效率越低。而且還只允許市電電壓變化小于20%范圍內，LED串的總正向電壓也必須在設計值的10%范圍內，否則效率會(huì )變得十分低下。此外LED的光效利用率也只有70-90%。另外還會(huì )有100Hz的閃爍。

3. 電源和燈板合并會(huì )引起散熱問(wèn)題

采用普通的線(xiàn)性恒流源雖然可以解決占用面積的問(wèn)題，但是另外一個(gè)不能忽略的問(wèn)題，那就是散熱問(wèn)題。因為當電源和燈板放在一起的時(shí)候，電源所消耗的功率也會(huì )變成熱量而加到燈板上，雖然電源本身的熱量也是要通過(guò)散熱器散發(fā)出去的，但是把電源放到燈板以上就會(huì )增加燈板所需散去的熱量，而且燈板到散熱器必須經(jīng)過(guò)鋁基板本身的絕緣層和鋁基板和散熱器之間的絕緣層，這兩層絕緣層的熱阻加大了鋁基板的散熱難度，這部分熱量就會(huì )增高LED的結溫，降低其壽命。而且線(xiàn)性恒流源最大的缺點(diǎn)就是效率極其低下，本身功耗極大。所以這是一個(gè)極為嚴重的問(wèn)題。

根據計算假如原來(lái)的LED結溫是85度，其70%光衰的壽命是3.1萬(wàn)小時(shí)。對于1W的電源功耗會(huì )使其結溫升高了18.5%，也就是升高到100度左右，它的壽命