LED球泡燈無電解電容LED光引擎的優(yōu)劣勢分析

一、LED 光引擎的定義 　　有人把它定義為“LED光引擎(light engine)是指包含LED封裝(組件)或LED數(shù)組(模塊)、LED驅(qū)動器、以及其它亮度、熱學(xué)、機械和電氣組件的整體組合。該裝置要通過一個與LED燈具匹配的常規(guī)連接器直接連接到分支電路，該LED燈具設(shè)計成不使用標(biāo)準(zhǔn)燈座。”這個定義看上去好像很完整，但是往往會使人困惑，因為它還包括了“其它亮度、熱學(xué)、機械和電氣組件”。 　　其實可以非常簡單地給光引擎下一個定義：那就是凡是把LED光源和LED驅(qū)動電源結(jié)合為一個模塊的就可以稱為光引擎。更通俗一點的可以這樣來說，凡是把恒流驅(qū)動源放到LED鋁基板上去就成為光引擎。而如果把LED做成光引擎，它就也像白熾燈一樣接上220V就可以亮(當(dāng)然還需要有與其相配的散熱器)。 　　二、LED光引擎的優(yōu)勢分析 　　拿LED球泡燈來說，需要統(tǒng)一的基本上就是光引擎和散熱器的尺寸，具體涉及到定位螺釘孔和散熱器的定位螺釘孔的尺寸位置。采用光引擎的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 　　(1)LED光引擎可以大大加速LED燈具的推廣 　　最近幾年隨著白熾燈的禁產(chǎn)，LED燈具即將迎來爆炸式的增長。LED燈具廠如雨后春筍般的大量涌出。這雖然是一種必然趨勢，但是也帶來了很多問題，尤其是表現(xiàn)在LED燈具的質(zhì)量上的良莠不齊和各個廠商之間的無序的價格戰(zhàn)。LED光引擎的出現(xiàn)可以在很大程度上解決這類問題。因為質(zhì)量是由幾家生產(chǎn)光引擎的大廠決定，價格也不可能有太大的出入。這就大大地減少了由無序競爭而引起的內(nèi)耗。有助于LED燈具產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。 　　(2)LED光引擎提升了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(nèi)的整體光效，當(dāng)然對于整燈來說也還應(yīng)當(dāng)包括燈罩的透光率(不過這不是由生產(chǎn)光引擎的公司負責(zé)，而是由生產(chǎn)散熱器的公司負責(zé))。也可以提高色溫，顯色指數(shù)等指標(biāo)。 　　(3)LED光引擎縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期 　　因為所有0燈具的光學(xué)和電氣指標(biāo)都由光引擎生產(chǎn)廠家制定了。甚至還推薦了相應(yīng)的散熱器。燈具廠家只要把光引擎安裝到散熱器里面去就可以了。燈具廠商甚至不需要經(jīng)驗豐富的光學(xué)、電子工程師，也不需要購買昂貴的光學(xué)和電子儀器設(shè)備。換句話說，光引擎可以大大降低LED燈具廠的準(zhǔn)入門限，但卻不會因此而降低LED燈具的產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)然這要求光引擎的生產(chǎn)廠家本身就要有極高的水平才行。 　　(4)LED光引擎降低了成本 　　目前來說，最簡單而最重要的就是用于LED球泡燈的光引擎。由于采用光引擎至少可以省去了恒流驅(qū)動源的印制板，及其生產(chǎn)成本。 　　三、LED光引擎的劣勢分析 　　還拿LED球泡燈來說，如果要做成光引擎就必須把它的電源板和LED板合成為一塊板，可以看出其難度是很大的。采用光引擎的劣勢主要有： 　　1) 開關(guān)電源不適合做LED光引擎 　　開關(guān)電源雖然性能比較好，效率也比較高，但是最大的缺點就是元件數(shù)目非常多，要和LED燈板集成在一起有很大難度。有人就曾經(jīng)試圖這樣做，其結(jié)果是非常擁擠。 　　從上圖可以看到，整個開關(guān)電源幾乎占據(jù)了70%以上的面積，而把LED的空間減到最小。這種結(jié)構(gòu)顯然是不可行的，因為它不但減小了LED的發(fā)光面積，也擋去一部分光線。而且最大的問題是減小了LED的散熱面積。圖中看來可能是5個1W的LED.如果要做成9W或10W的球泡燈更是完全不可能實現(xiàn)的了。 　　2) 線性電源可以減少元件數(shù)但效率過低 　　為了減少元件數(shù)，最簡單的方法是改用線性電源，通常線性電源只有5-6個元件，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(shù)都是采用無電解電容的線性恒流源，無電解電容方案是美國ExClara公司于2011年8月提出來的，以后有6-7家公司模仿他們的思路開發(fā)出類似的芯片。它的基本原理就是在輸入交流電壓波形的不同值時接入以不同恒流值驅(qū)動的LED串，以得到和交流整流以后半個正弦波形相匹配的電流波形，從而可以得到接近于1的功率因數(shù)。效率過低也主要通過以下幾個點體現(xiàn)出。 　　● 效率低下，約為88%左右。 　　● LED不是直流驅(qū)動，而是時通時斷，所以LED利用率低，最后一串LED的高脈沖電流也會影響其壽命。 　　● 整體發(fā)光效率要比有電解電容低15%左右。 　　● 電流波形接近半個正弦波，所以會有100Hz的閃爍。無法用于數(shù)碼相機照相和安保系統(tǒng)中。 　　3)電源和燈板合并會引起嚴重的散熱問題 　　采用普通的線性恒流源是不是一種可行的LED光引擎方案呢？不是如此。雖然它解決了占用空間的問題，但是除了上面已經(jīng)提到的缺點以外還有一個不能忽略的缺點，那就是散熱問題。雖然不管電源放在哪里，它的熱量總歸是要通過散熱器散到空間，但是當(dāng)電源和燈板放在一起的時候，電源所消耗的功率會變成熱量而直接加到燈板上，就會增加燈板所需散去的熱量，這就會增高LED的結(jié)溫，降低其壽命。而且線性恒流源最大的缺點就是效率極其低下。所以這是一個極為嚴重的問題。