松下直管型LED燈系統結構解析

　　直管型LED燈的目標是取代辦公室等使用的直管型熒光燈。松下于2010年12月24日開(kāi)始供貨首款支持日本燈泡工業(yè)會(huì )規格“JEL801：2010”的直管型LED燈系統。該LED燈系統支持剛剛標準化的L型燈口，與此前使用G13熒光燈燈口的原有直管型LED燈劃清了界限（圖1）。產(chǎn)品一推出就大受歡迎，據稱(chēng)“訂單多得超出預期”（該公司）。2011年1月，東芝照明技術(shù)也預定推出支持該規格的產(chǎn)品。

　　據松下電工介紹，符合JEL801：2010規格的燈系統，當前的目標是滿(mǎn)足陸續進(jìn)入更新?lián)Q代期的熒光燈系統的“LED化”需求。此次的直管型LED燈系統比熒光燈系統可降低約42％的功耗。但要滿(mǎn)足更新?lián)Q代的需求，估計不只是要低功耗，還需要實(shí)現從燈下到墻面的照明都不遜色的性能。松下在產(chǎn)品供貨之際，公開(kāi)了實(shí)現良好照明性能的開(kāi)發(fā)要點(diǎn)等。

　　分散配置LED芯片

　　原來(lái)的直管型LED燈一直存在多個(gè)LED發(fā)光點(diǎn)呈粒狀、光線(xiàn)刺眼、色斑和色差較明顯、射向側面方向（墻面等）的光線(xiàn)較弱而無(wú)法照亮整個(gè)房間等課題。這也是把熒光燈替換為L(cháng)ED燈時(shí)令用戶(hù)感到不適的原因。

　　為了一并解決這些課題，此次采用了長(cháng)條狀LED單元。在陶瓷基板上，面朝上等距離安裝藍色LED芯片，并以混合有熒光體的硅樹(shù)脂包覆（圖2）。以藍色LED芯片表面和側面方向發(fā)出的光線(xiàn)使熒光體發(fā)光，從而使整個(gè)LED單元發(fā)光。并用裝入玻璃管間的擴散膜消除了發(fā)光點(diǎn)的顆粒感。該擴散膜帶來(lái)的光損失僅為2％。

　　此前因是多個(gè)LED芯片的封裝并列，因此封裝間有不發(fā)光之處。另外，利用具備光擴散功能的樹(shù)脂管包覆還導致了10％的光損失。

　　藍色LED芯片的個(gè)數雖未公開(kāi)，但安裝了多個(gè)通用形狀的小型芯片注1）。將發(fā)光的LED芯片細致地分散，可使得眩光不太耀眼。據負責LED單元開(kāi)發(fā)的松下照明公司介紹，像這樣安裝多個(gè)小型芯片并封裝的LED模塊已經(jīng)應用于LED燈泡開(kāi)發(fā)之中。

　　注1：通用的小型藍色LED芯片單邊尺寸多為200μm～300μm。

圖1：支持L型燈口的照明燈系統(點(diǎn)擊圖片查看原圖)

　　松下電工已開(kāi)始上市的直管型LED燈系統符合日本燈泡工業(yè)會(huì )的規格“JEL801：2010”。該燈由直管型LED燈、燈口、電源模塊和外殼等構成（a）。還做了防墜落等的改進(jìn)（b）。

圖2：把LED安裝在陶瓷基板上(點(diǎn)擊圖片查看原圖)

　　直管型LED燈內部配置有多個(gè)長(cháng)度為140mm的長(cháng)條狀LED單元（a）。LED單元是在陶瓷基板上安裝多個(gè)藍色LED芯片，其周?chē)没旌嫌芯G色和紅色熒光體材料的硅樹(shù)脂（圖中的熒光體層）加以封裝。據稱(chēng)，與原來(lái)的安裝方法相比，可減輕眩光，且光的粒感較少。另外，LED單元的長(cháng)度為推測值。（圖片：（b）以松下電工的資料為基礎制成）

　　“自然感”來(lái)自形狀和熒光體

　　混有熒光體的硅樹(shù)脂為向長(cháng)邊方向延伸的半圓柱體形。意在減輕色斑和色差。藍色LED芯片的光線(xiàn)穿過(guò)熒光體的距離對LED芯片所在的位置依賴(lài)性變?。▓D3）。加之，LED單元不僅表面，而且側面也會(huì )射出光線(xiàn)，因此安裝之后燈光也較容易照射到墻壁方向。

圖3：用半圓柱體形樹(shù)脂包覆以消除色斑(點(diǎn)擊圖片查看原圖)

　　硅樹(shù)脂以類(lèi)似于半圓柱體的形狀包覆住藍色LED芯片。藍色LED芯片發(fā)出的光射到外部時(shí)通過(guò)該樹(shù)脂的光路長(cháng)度幾乎相同，從而能夠抑制色斑的產(chǎn)生。（圖片基于松下電工的資料制成）

　　熒光體使用了綠色熒光體和紅色熒光體。平均演色性指數（Ra）為84，滿(mǎn)足Ra需達到80以上的JEL801：2010規格。Ra評價(jià)中不包含的紅色（R9）的演色性確保了30。其演色性達到了與目前主流的熒光燈同等的水平。

　　沿用熒光燈標準進(jìn)行研發(fā)的思路，還體現在系統的電源電路和部件選擇等方面。比如，電源電路（AC-DC轉換器），雖然向LED燈恒定供應350mA的直流電流，但實(shí)際上電流中還存在一些高頻成分。松下電工為使該高頻成分產(chǎn)生的光的閃爍達到與現在主流的Hf熒光燈同等的水準，而對電源電路作了改進(jìn)。開(kāi)關(guān)頻率選定為50kHz～60kHz。

　　在部件選擇方面，系統的外殼部分和收納電源模塊的部分等可與使用熒光燈的系統通用。這是為了以部件通用化來(lái)抑制部材成本。