板上芯片LED在照明設(shè)計(jì)中降本、節(jié)能的原理和方法
LED 在許多方面都勝過(guò)傳統(tǒng)照明光源,包括更高的能效、更長(zhǎng)的使用壽命和更小的體積。 然而,成本問(wèn)題卻一直令許多照明設(shè)計(jì)工程師感到頭疼,這也是為什么 LED 制造商要繼續(xù)創(chuàng)新,提升規(guī)模經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵原因。 板上芯片 (COB) 光源模塊是有助于降低成本的最新封裝方法之一。在這種模塊中,LED 芯片采用半導(dǎo)體芯片形式,既無(wú)外殼,也不用連接,只需直接安裝到 PCB 上或者更通俗地講,安裝到基材上。 而且,這種封裝形式還帶來(lái)了許多相關(guān)優(yōu)勢(shì),如設(shè)計(jì)更靈活、配光更好、制造工藝更簡(jiǎn)單等。
設(shè)計(jì)人員希望認(rèn)真考慮是否在其新一代照明設(shè)計(jì)中使用 COB LED 還有其他的原因。 在市場(chǎng)研究公司 (Research and Markets) 最近提供的報(bào)告中分析人員指出,COB LED 屬于廣域光源發(fā)射器(因此,可用于高速公路和路燈照明)具有三大優(yōu)勢(shì):更好的混色、更好的照明效果和低熱阻要求。 該公司分析人員指出,這些 COB LED 還能實(shí)現(xiàn)更高的功率密度、更高效的散熱性能且僅需更小的板空間,因此能很好地適合廣泛的通用照明應(yīng)用。
現(xiàn)在,讓我們來(lái)檢驗(yàn)幾種 COB LED 產(chǎn)品,包括 Bridgelux 的 Vero™、 Sharp 的 Zenigata 和 Cree 的 CXA 產(chǎn)品,看這些產(chǎn)品如何能在節(jié)約能耗、降低成本的同時(shí)簡(jiǎn)化照明設(shè)計(jì)。
Bridgelux (Livermore, CA) 去年推出了高性能 Vero 系列 COB LED 陣列(圖 1): 標(biāo)稱光通量 120 lm/W,最小平均光通量 110 lm/W。 據(jù)報(bào)道,這項(xiàng)改進(jìn)使其比前代產(chǎn)品節(jié)能約 11%。 該系列采用四面發(fā)光 (LES) 配置,工作溫度范圍寬。 此外,Vero 陣列提供兩個(gè) SDCM(顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)偏差)和三個(gè) SDCM 顏色控制選項(xiàng),用以實(shí)現(xiàn)高精度色彩控制和均勻光照。
圖 1: Bridgelux Vero 系列提供 70、80、90 和 97 Décor CRI 選擇。 (暖白光光譜為 3,000 K 80 CRI,自然白光為 4,000 K 80 CRI,冷白光為 5,000 K 70 CRI。 承蒙 Intellident 提供數(shù)據(jù))。
據(jù) Bridgelux 介紹,高精度色彩控制“通過(guò)在臨近光源之間實(shí)現(xiàn)更高的一致性和均勻性來(lái)提升光照質(zhì)量” 。 另外,Vero 系列超過(guò)了美國(guó)加利福尼亞能源委員會(huì)關(guān)于照明燈具的 R9 要求。
據(jù) Bridgelux 介紹,基于 3,000 K、80 CRI 配置且采用標(biāo)稱電流驅(qū)動(dòng)的所有外形系數(shù)器件,其平均輸出性能為 120 lm/W。 但是,設(shè)計(jì)人員如采用低電流驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 140 lm/W 的輸出性能。
此外,Vero 平臺(tái)還通過(guò)板載連接器端口實(shí)現(xiàn)了即插即用連接,能讓照明制造商進(jìn)行無(wú)焊電氣連接、簡(jiǎn)易安裝,因此有助于簡(jiǎn)化制造工藝。 具體優(yōu)勢(shì)包括低成本、快速面市、更低的庫(kù)存要求。
以下為主要技術(shù)規(guī)格:
流明輸出性能范圍為 240 - 16,400 流明
CCT 在 2,700 - 5,000 K 之間可選
CRI 可選 70、80、90 和 97 CRI Decor 產(chǎn)品
三個(gè) SDCM 標(biāo)準(zhǔn)用于實(shí)現(xiàn) 2,700 K 至 4,000 K CCT,并提供兩個(gè) SDCM 選擇
可在高達(dá) 2 倍額定電流驅(qū)動(dòng)下可靠地工作
放射狀芯片提升了流明密度和光束控制能力
熱隔離式焊盤
無(wú)焊接連接器端口,具有即插即用連接和現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)功能
標(biāo)志和 2D 條形碼位于產(chǎn)品上側(cè)
其它優(yōu)勢(shì)包括可兼容大量標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器(350 mA 電流增量值)和光學(xué)元件,能使設(shè)計(jì)更靈活,選擇范圍更廣,因此可縮短開發(fā)周期、降低成本、減少煩人的庫(kù)存問(wèn)題。
來(lái)自 Sharp Electronics Corp. 的 Zenigata COB 技術(shù)也能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。該系列模塊包括三種變體: Mega、Mini 和 PeTIte Zenigata。 Sharp 的設(shè)計(jì)將金屬基材換為陶瓷基材,據(jù)該公司介紹,這種材料的“散熱性能最佳且無(wú)變色”。 這就是說(shuō),能一直保持恒定的流明輸出,但無(wú)色彩變化。 均勻的 LES 簡(jiǎn)化了光學(xué)設(shè)計(jì),同時(shí)又提升了各種不同應(yīng)用中的光照質(zhì)量。
下面詳細(xì)介紹 Sharp COB 模塊。
Mega Zenigata 50 - 80 W 模塊節(jié)能性好,專用于高功率照明應(yīng)用。 據(jù)報(bào)道,高亮 LED 可消除一個(gè)照明燈具中多個(gè) LED 周圍的光源不均勻問(wèn)題。 這些模塊僅允許一個(gè)燈具中使用一個(gè) LED,既節(jié)省空間,又消除了光照不均勻問(wèn)題。 Mega Zenigata 系列的封裝尺寸為 20 &TImes; 24,包括高 CRI 和低 CRI 兩種模塊且最低 CRI 性能分別為 90 和 80。 這些 COB LED 可用于室內(nèi)外照明,包括建筑照明、聚光燈、射燈、嵌入式筒燈、場(chǎng)地和物體照明。
Sharp 針對(duì)中等尺寸產(chǎn)品應(yīng)用提供 15 W Mini Zenigata COB 系列,該系列采用圓形 8 mm LES,可以簡(jiǎn)化鏡頭和反射片設(shè)計(jì)。 據(jù) Sharp 介紹,Mini Zenigata LED 的封裝為 15 x 12 x 1.6 mm,表面積約為 Mega 產(chǎn)品的三分之一并能減小發(fā)光區(qū)域。 應(yīng)用包括室內(nèi)、室外照明、建筑照明、閱讀燈、移動(dòng)照明、信號(hào)和標(biāo)志燈以及場(chǎng)地和物體照明。