高效線性恒流源做出高性能的LED光引擎!

1.什么是光引擎?

光引擎就是把恒流源和光源做到同一塊鋁基板上，只要固定到散熱器和焊兩根電源線就變成燈具。

2.光引擎有哪些優(yōu)點(diǎn)?

可以說(shuō)推廣光引擎的最大好處有以下幾個(gè)方面。

-降低LED照明燈具廠家研發(fā)費(fèi)用，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期

因?yàn)樗蠰ED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(yàn)豐富的光學(xué)、電子工程師，也不需要購(gòu)買昂貴的光學(xué)和電子儀器設(shè)備。換句話說(shuō)，光引擎可以大大降低LED燈具廠的準(zhǔn)入門限，但卻不會(huì)因此降低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。

-推廣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)、禁銷，LED燈具即將迎來(lái)爆炸式的增長(zhǎng)。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(shì)，但是也帶來(lái)了很多問題，尤其是表現(xiàn)在LED燈具的質(zhì)量上的良莠不齊和大量廠商之間的無(wú)序價(jià)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?yàn)橘|(zhì)量是由幾家生產(chǎn)光引擎的大廠決定，價(jià)格也不可能有太大的出入。這就大大地減少了由無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)而引起的內(nèi)耗。有助于LED燈具產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。

-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，又如色溫，顯色指數(shù)，等也可以按需生產(chǎn)。而且在同樣的光通量時(shí)還可能降低功耗，進(jìn)一步節(jié)能。

-降低了成本

至少可以省去了恒流驅(qū)動(dòng)源的模塊，及其生產(chǎn)成本。實(shí)際上，由于采用COB LED，不但省去封裝。生產(chǎn)還可以高度自動(dòng)化，這就會(huì)大大降低生產(chǎn)成本。

3.開關(guān)恒流源不適合做成光引擎

因?yàn)殚_關(guān)電源的元件數(shù)目太多，做到鋁基板上就會(huì)擋去很大一部分光線。而且因?yàn)樵?shù)目多，焊接麻煩，發(fā)生故障的幾率也高，可靠性降低!

4.普通線性恒流源雖然元件數(shù)很少但是效率太低

在220V時(shí)效率只有85%，市電電壓越高，效率越低。現(xiàn)在市面上很多所謂“交流ACLED光引擎”和“去電源光引擎”都是采用了這種普通的線性恒流源。

5.低效恒流源集成到鋁基板上會(huì)增加很多熱量，使得其結(jié)溫升高

以10WLED為例，恒流源效率85%，所以只有8.5W功率提供給LED點(diǎn)亮，LED本身發(fā)光效率只有40%，有60%(8.5x0.6=5.1W)都轉(zhuǎn)換為熱量。現(xiàn)在還要加上恒流源的1.5W的熱量，使得鋁基板上的熱量增加了1.5/5.1=0.3，也就是增加了30%的熱量。近似地說(shuō)，LED的結(jié)溫也會(huì)增高30%。

6.LED結(jié)溫升高后，會(huì)降低發(fā)光效率，縮短壽命

LED的結(jié)溫升高會(huì)導(dǎo)致內(nèi)量子效率降低，從而使光效降低，熒光粉的發(fā)光效率也會(huì)隨溫升增高而降低。

任何一個(gè)設(shè)計(jì)得好的燈具，必須使得其在熱穩(wěn)定以后的結(jié)溫為85度左右，這樣可以保證其壽命(衰減至70%)在三萬(wàn)小時(shí)。

而至于光效的降低，有人做了一些實(shí)驗(yàn)，得出了接近線性降低的曲線。

從25度室溫升高到85度的溫度結(jié)溫時(shí)其光效降低15%左右。通常我們把剛開始時(shí)的光效稱為冷光效，溫度穩(wěn)定以后的光效稱為熱光效。

現(xiàn)在結(jié)溫增加了30%，也就是達(dá)到110度，從這個(gè)曲線可以外推，得到這時(shí)候的光效大約是冷光效的75%，也就是降低了25%，或者比原來(lái)的熱光效降低了10%。

而其壽命的降低也可以從Cree公司提供的壽命和結(jié)溫關(guān)系曲線中得出：

我們可以看出，如果原來(lái)的結(jié)溫是85度，那么壽命就是30,000小時(shí);而如果結(jié)溫升高到110度，那么壽命就連10,000小時(shí)也不到了。

7.埃菲萊公司發(fā)明了效率高達(dá)99%的線性恒流源

這種高效線性恒流源的實(shí)測(cè)效率如下圖所示：

藍(lán)色為恒流源本身的效率，紅色為加上整流器以后的總效率，在175V-265V內(nèi)效率不變。

它的溫度穩(wěn)定性也很好，當(dāng)環(huán)境溫度從35度增高到85度時(shí)，總效率不變。

而且，在采用這種高效率恒流源做成光引擎以后，它在輸入交流電壓改變時(shí)，輸出的功率不變，流明數(shù)不變，光效不變。

這樣穩(wěn)定的性能是任何線性恒流源無(wú)法做到的!

8.用這種高效率恒流源做成的高光效光引擎

在2013年初把這種高效率恒流源做成了高光效光引擎，其外形照片如下：

把這個(gè)光引擎做成球泡燈以后送到國(guó)家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(上海)去檢測(cè)，測(cè)得結(jié)果如下：功率：7.93W，流明數(shù)：1001.2，光效：126.3lm/W，色溫：6121K，顯色指數(shù)：84.5，如果去掉光罩0.9的透過率，那么光引擎本身的光效為140.3lm/W.

2015年埃菲萊公司已經(jīng)做出功率為60W光效為145lm/W的D80H光引擎(左圖)和160W光效為129lm/W的D80A光引擎(右圖)

9.高效光引擎的十大優(yōu)點(diǎn)

這種高效光引擎的優(yōu)點(diǎn)可以歸結(jié)如下十點(diǎn)：

1.把恒流源放到鋁基板上，不會(huì)增加鋁基板的熱量，既不會(huì)降低光效，也不會(huì)縮短壽命。

2.去掉了電源模塊，減小了空間，電源芯片也不需要帶散熱片的封裝，甚至也可以不用封裝，降低了成本。

3.恒流源的高效率，可將整燈光效(lm/W)提高至少10%左右

4.提高電源效率，也減小了10%能耗，進(jìn)一步節(jié)能

5.減少了整燈的熱量，如果采用同樣的散熱器，可以進(jìn)一步降低LED結(jié)溫，延長(zhǎng)LED壽命

6.流源一共只有5個(gè)元件，提高了電源的可靠性

7.采用環(huán)形COB LED，也進(jìn)一步改進(jìn)了散熱，提高了光效

8.因?yàn)槭蔷€性電源，整燈不存在電磁干擾EMI的問題

9.對(duì)外機(jī)械接口只有鋁基板尺寸和三顆螺釘位置，甚至于還可以不用螺釘而采用導(dǎo)熱膠來(lái)固定，電氣接口只有兩根220V電源線，很容易標(biāo)準(zhǔn)化

10.簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過程，降低了生產(chǎn)成本，連同BOM成本的總成本降低30%左右。

所以只有采用這樣高效率(99%)的線性恒流驅(qū)動(dòng)源，才能夠做成高性能的光引擎!

結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在埃菲萊公司已經(jīng)生產(chǎn)出了從10W到160W的各種功率的高光效光引擎，這些光引擎可以應(yīng)用于從球泡燈、軌道燈、筒燈、到投光燈、路燈等各種類型的LED燈具里，可以說(shuō)這種高光效LED光引擎的出現(xiàn)將會(huì)改變整個(gè)LED行業(yè)的格局。而且如果能夠組織起來(lái)充分發(fā)揮這種高效率的光引擎的作用，使得所有LED都能采用這種高效率的光引擎，那么又可以對(duì)節(jié)能減排提供極其驚人的節(jié)能效果。中國(guó)的照明用電量為總用電量的14.5%，2014年總發(fā)電量為56496億度電，即照明用電量為8191.9億度電。采用埃菲萊的光引擎以后至少可以節(jié)約10%的能量，也就是819.2億度電，而三峽發(fā)電站的年發(fā)電量為847億度電，所以也就能夠節(jié)約出一個(gè)三峽發(fā)電站來(lái)。而全球照明用電量占總用電量的19%，2014全球總發(fā)電量為238670億度電，所以照明用電量為45350億度電，采用埃菲萊的光引擎以后就可以節(jié)約4535億度電，相當(dāng)于5個(gè)三峽電站的發(fā)電量。