室内LED照明创新设计技术发展趋势

　　2014~2016年LED照明将步入高速发展阶段，特别是适合室内照明的平价LED光源和灯具借助新一代的LED照明将进入量产。

　　困惑

　　这么多年来LED照明光源和灯具的开发、生产，很难使LED照明光源和灯具迅速走进平民百姓的家庭，LED光源和灯具工作时太烫和购买时太贵成了技术发展的瓶颈，和市场扩大的门槛。究其原因是大多数LED光源和灯具都采用传统的LED灯珠低电压(VF3.2V)、大电流(IF200~700mA)的工作状态所致。为了降温，设计了结构复杂的散热器还是很难降温，形形色色的无效散热方法，导致LED照明光源和灯具成本居高不下，使LED光源和灯具的零售价格难以下降，普通百姓难以承受消费。LED灯珠在点亮工作时，消耗的电能30%转化为光能，70%转化为热能。因此，需要尽快导出和散发热量，LED光源和灯具的散热是整个系统设计的头等大事，LED光源和灯具点亮工作时温度高了，易使LED灯珠早期老化，引起光衰，易使驱动电源早期失效，电解电容器因高温而干枯。低电压大电流光源(LVLEDs)太烫成难治顽疾(图1)。

　　三大发展趋势

　　1. LED光源板设计从低压趋向高压。同功率的LED照明灯具可以用大功率的低电压LED灯珠来设计光源板，采用大电流(200~700mA)驱动，结果是灯腔高温很烫，散热瓶颈难解;采用小功率LED灯珠串联成高电压的HVLEDs光源板，用小电流(10~50mA)来驱动，灯腔温度下降很多。如小功率的LED灯丝灯甚至不需要金属散热器。思维的创新，引来新的生机。

　　改变LED光源板的设计思路至关重要。LED光源板选用小功率LED灯珠，采用多串、少并，组成高电压(50~240VDC)、小电流(10~60mA)的HVLEDs工作状态，可以有效降低LED光源板发烫顽疾。

　　2. LED照明的散热机理首先是快速导热，其次是对流散热。LED照明灯具的散热器从全金属的走向塑包铝和全塑料的散热器，轻松地解决了LED灯具复杂的隔离技术问题，而且省工、省料、省成本、耐高压。塑料散热器正在从石化塑料趋向可分解、无公害的生化塑料。

　　3. LED照明灯具的电源因此从隔离趋向非隔离开关恒流电源和高压线性驱动电源，大大提高电源的效率和功率因数，节省成本。高压线性驱动电源还省去了变压器、电感器和电解电容器，开创了LED光源与驱动电源芯片可同时贴片的大规模自动化生产先机。

　　室内LED照明光源和灯具，采用效率较高的非隔离开关恒流驱动电源，或便于自动化生产的无变压器、电感器、电解电容的高压线性恒流驱动电源。可由此生产性价比好的平价LED光源和灯具。

　　LED照明灯具已经步入新技术、新工艺、新材料、创新设计产品的崭新时代，LED照明灯具的新技术发展脉络十分清晰，顺之者昌。用四新理念设计产品方可赢得新市场。

　　LED灯丝与灯丝灯

　　LED灯丝与灯丝灯是近二年的技术创新产品。LED灯丝遵循HVLEDs的原理，颠覆了传统的单颗LED管芯的封装模式，将单颗的LED封装革新为多颗串联的模块化封装，使之成为HVLEDs的模组。

　　LED灯丝设计制造有传统的“固晶技术”和新兴的“覆晶(Flip Chip)技术”(也称作“倒装” )二种不同的技术、不同的方法。这里以“固晶技术”为例。

　　新一代LED灯丝设计技术就是贯穿VF高电压、IF小电流的HVLEDs工作状态的创新理念。灯丝灯在连续工作数小时后，玻璃泡的温度在36℃以下。

　　典型的LED灯丝设计在0.5mm X 1.2mm X 33mm的蓝宝石基条上，在蓝宝石的一面涂胶后，固晶无背镀的蓝光1016 LED管芯26~30颗，用金线串联，使之成为VF=70~80V的HVLEDs，在蓝宝石基条的两端覆银，便于通过金线连接头尾的LED管芯，便于安装引脚，方便LED灯丝的应用。LED灯丝的内部结构如图2所示。LED灯丝在固晶和打金线后，必须将配制好色温的黄色荧光粉涂覆包裹整个蓝宝石基条，以防LED灯丝通电工作时的蓝光泄出。LED灯丝的色温通过在黄色荧光粉中加红粉，不同的配比得到不同的色温，可按需设计生产。