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OFweek总结:LED产业的发展趋势

    COB的优点在于:高成本效益、线路设计简单、节省系统板空间等,但亦存在着芯片整合亮度、色温调和与系统整合的技术门槛。以25W的LED为例,传统高功率25W的LED光源,须采用25颗1W的LED芯片封装成25颗LED元件,而COB封装是将25颗1W的LED芯片封装在单一芯片中,因此需要的二次光学透镜将从25片缩减为1片,有助于缩小光源面积、缩减材料、系统成本,进而可简化光源系二次光学设计并节省组装人力成本。此外,高功率COB封装仅需单颗高功率LED即可取代多颗1瓦(含)以上LED封装,促使产品体积更加轻薄短小。

         
  2, 高压LED
    
     在同样输出功率下,高压LED所需的驱动电流大大低于低压LED。如以晶元光电的高压蓝光1WLED为例,它的正向压降高达50V,也即它只需20mA驱动电流就可以输出1W功率,而普通正向压降为3V的1WLED,需要350mA驱动电流才能输出1W功率,因此同样输出功率的高压LED在工作时耗散的功率要远低于低压LED,这意味着散热铝外壳的成本可大大降低。
  
   高压LED可以大幅降低AC-DC转换效率损失。以10W输出功率为例,如果采用正向压降为50V的1W高压LED,输出端可以采取2并4串的配置,4个串联LED的正向压降为200V,也就是说只需从市电220V交流电(AC)利用桥式整流及降20V就可以了。但如果我们采用正向压降为3V的1W低压LED,即便10个串在一起正向压降也不过30V,也就是说需要从220VAC市电降压到30VDC。我们知道,输入和输出压差越低,AC到DC的转换效率就越高,可见如采用高压LED,变压器的效率就可以得到大大提高,从而可大幅降低AC-DC转换时的功率损失,这一热耗减少又可进一步降低散热外壳的成本。

   
  因此,如采用高压LED来开发LED通用照明灯具产品,总体功耗可以大大降低,从而大幅降低对散热外壳的设计要求,如我们可用更薄更轻的铝外壳就可满足LED灯具的散热需求,由于散热铝外壳的成本是LED照明灯具的主要成本组成部分之一,铝外壳成本有效降低也意味着整体LED照明灯具成本的有效降低。由此可见,高压LED可以带来LED照明灯具成本和重量的有效降低,但其更重要的意义是大幅降低了对散热系统的设计要求,从而有力扫清了LED照明灯具进入室内照明市场的最大技术障碍。因此,高压LED将主导未来的LED通用照明灯具市场。

  3,AC LED

   以高效节能、绿色环保、长寿命为特点的新兴LED照明技术如今正在加速发展,应用中的新技术、新方案也不断涌现。LED照明设计可结合光源特性,如光源指向性、冷光源及色彩变化等,必将将成为照明市场主流。近年来,随着 LED 在材料选取、晶粒制程、封装架构设计技术等方面的研究不断进步,一种新的交流发光二极管( AC LED )技术应运而生,通过一种新的思路,推动了 LED照明技术的实用化。

  传统的LED是典型的低压直流器件,无法直接在我们日常照明使用的电源是高压交流(AC 100~220V)下使用,必须经过变压器或开关电源降压,然后将交流(AC)变换成直流(DC),再变换成直流恒流源,才能供LED光源使用。

  因此在LED灯具里必然要有一定的空间来安置这个变换器,不利于照明灯具的设计和小型化。而且系统经过的变换环节,能量必然有一定量的损耗,DC LED在交流、直流之间转换时约15%~30%的电力被损耗,系统效率很难做到90%以上。如果能用交流(AC)直接驱动LED光源发光,系统应用方案将大大简化,系统效率将很轻松地达到90%以上。变换装置的存在造成了传统LED照明产品成本较高的重要因素,也成为制约LED光源产品寿命的瓶颈,无法体现LED长寿命的特点。

    AC LED是相对于传统的DC LED来说,无须经过AC/DC转换,可直接插电于220V(或110V) 交流电使用的 LED 照明技术。AC LED光源的技术关键是LED晶粒在封装时的特殊排列组合技术,同时利用LED PN结的二极管特性兼作整流,通过半导体制作工艺将多个晶粒集成在一个单芯片上,即高功率单晶粒(single power chip)LED 技术,并采用交错的矩阵式排列工艺组成桥式电路,使AC电流可双向导通,实现发光。晶粒的排列如图1所示,左图是AC LED晶粒采用交错的矩阵式排列示意图,右小图是实际AC LED晶粒排列照片,AC LED晶粒在接上交流后通体发光,因此只需要二根引线导入交流源即能发光工作。

 

图1  AC LED晶粒封装示意图

    AC LED光源的工作原理如图2所示,由LED微晶粒采用交错的矩阵式排列工艺组成5个桥臂,组成类似一个整流桥,整流桥的两端分别联接交流源,另两端联接一组LED晶粒,交流的正半周沿实线流动,3个桥臂的LED晶粒发光,负半周沿虚线流动,又有3个桥臂的LED晶粒发光,四个桥臂上的LED晶粒轮番发光,相对桥臂上的LED晶粒同时发光,中间桥臂的LED晶粒因共用而一直在发光。

 

图2  AC LED光源的工作原理

  在50Hz(60Hz)的交流中会以每秒50(60)次的频率轮替点亮。整流桥取得的直流是脉动直流,LED的发光也是闪动的,LED有断电余辉续光的特性,余辉可保持几十微秒,而人眼对流动光点记忆是有惰性的,所以感觉不到光的闪动。LED有一半时间在工作,所以发热得以减少40%~20%。其使用寿命较DC LED长。

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