导热塑料散热器+非隔离驱动将成为LED球泡灯未来趋势

LED在球泡灯上的应用已经十分广泛，但如何用最低的成本，设计出性能优越、可靠性好的球泡灯产品，是每个LED企业面临的挑战。本文由艾瑞电子亚太区照明应用经理介绍LED球泡灯的技术发展方向及最佳解决方案：导热塑料散热器配合非隔离驱动的LED球泡灯整体解决方案。


能源价格的持续上涨以及各国对于传统白炽灯销售禁令的陆续生效，使得LED照明迎来了投资发展的高潮。特别是由于去年的日本地震，导致了亚洲LED市场的爆发。

由于LED的长寿命特性，虽然大家一致认为集成一体化的LED灯具将是市场发展的趋势。但由于常规白炽灯在数量上占整个灯具应用的一半还多，因此可以预见在未来的3到5年的时间里，采用传统白炽灯的E14，E26，E27，B22等接口开发的LED替换灯仍然将占有市场的一席之地。

从市场的趋势来看，球泡灯将会朝更便宜的价格，更高的光效、更高的可靠性和安全方向发展。

根据麦肯锡的市场研究报告《Lighting the Way》，LED球泡灯价格以每个季度9%左右的速度下跌。可以预见主流企业的450lm球泡灯的市场价格将会很快降到50元以内。而这个价格也是业内认为全面启动民用市场的价格节点。

美国能源之星要求LED球泡灯的最小光效不能低于50lm/W（<10W），长期要求为70lm/W。目前市场上正规厂家的绝大多数产品光效普遍在在70lm/W左右。

安全性和可靠性是LED的生命。但由于LED市场缺乏有效的规范和监管，每个企业的LED灯具的安全性和可靠性参差不齐。市场厂充斥着很多劣质球泡灯。

广东省质量技术监督局在今年8月21日通报自镇流LED灯产品质量省级专项监督抽查结果，在7个地市21家企业生产的LED灯产品共23批次，产品不合格率为73.9 %。

盲目的拼价格却忽视产品质量是导致如此高的产品不良率的根本原因。如何用最低的成本，设计出性能优越、可靠性好的球泡灯产品，是每个LED设计师面临的挑战。

现有技术路线和发展趋势

1、导热塑料散热器+非隔离驱动成为市场发展的趋势

现有的球泡灯散热器材质主要有三种：铝、陶瓷和导热塑料。而铝又有压铸铝和挤压铝两种散热器。铝散热器是目前市场主要采用的散热器形式。

使用铝散热器必须配合隔离式驱动电源，并小心设计绝缘防护、安全间距以满足安规要求。相对于非隔离式驱动电源，隔离式驱动电源效率要低5%~10%，而价格却要贵5元左右，而且生产工艺也相对复杂。导致整灯成本高而光效降低。因此，越来越多的灯具厂采用陶瓷和导热塑料散热器的球泡灯解决方案。而陶瓷散热器相比塑料散热器而言，存在重量较大、批次的导热性能差异大、易碎等缺点。因此导热塑料散热器将会是球泡灯市场发展的主要趋势。

艾睿电子的导热塑料散热器，拥有多项专利技术，具有散热性能好、重量轻、绝缘性能好、阻燃（符合UL 94V0），可低温成型等优点。可以根据客户的设计定制。已经被包括Osram，阳光照明等许多客户所采用。
 

这三种材料各有优缺点。总结如下
 

[member] 2、小功率LED将主导球泡灯市场应用

小功率LED在价格上比大功率LED有优势。多颗LED形成面发光源，可以避免眩光。因此采用多颗小功率LED作为光源仍将是LED球泡灯市场设计的主流方向。对于小功率LED，艾睿电子代理的品牌如欧司朗（Osram）的Duris E5, 台湾亿光（Everlight）的5630，7030均十分适合于球泡灯的应用。
 

3、 COB（Chip on Board）封装应用于球泡灯，简化了设计和生产

采用COB技术可以简化设计，提高产品的一致性和可靠性。采用专用的COB LED连接器可以提高生产效率。由于不需要额外的金属基板，因此降低了整灯成本。

下图显示的是艾睿电子代理的CREE CXA1507配合专用COB连接器的安装示意图和基本性能参数。
 

[member] 4、能源之星有望废除关于全角度发光球泡灯的要求

能源之星对于LED球泡灯有全角度发光的要求，在135°到180°发光区间的光通量至少占总光通量的5%。如下图所示：

要实现全角度发光，现在一般采用Remote phosphor、机构设计和光学设计技术达到：
a. Remote phosphor（远程荧光粉配合蓝光LED）
常用的白光LED本身有荧光粉。而Remote phosphor技术指将转换波长的荧光材料与作为光源的蓝光LED分开配置。来自多个蓝光LED的光线混合后照射到荧光材料上产生白光。（如下图所示）

蓝光LED发出的光经过荧光粉转换成白光，并在各个方向均匀的辐射，可以得到均匀的全角度发光球泡灯。
采用Remote phospor技术的球泡灯的光效比同功率的白光LED球泡灯的光效提高20%，而LED的结温低15℃。目前，雷士照明、飞利浦照明均有采用Remote phosphor技术的球泡灯面市。

英特美（Intematix）是Remote phosphor领域的知名公司，获得美国专利与商标局颁发的六项Remote phosphor专利。其ChromaLit(TM)品牌的Remote phosphor扩散罩已经由艾睿电子在亚太区独家代理销售（如下图）。
 

b. 机构设计

通过合理的机构设计，将LED均匀分布在球泡灯的不同方向上。多颗LED在各方向同时发光以满足能源之星全角度发光的要求。
通过机构设计获得全角度发光的球泡灯可以设计得十分巧妙和富有创意。但这种方式也存在设计和生产复杂，成本高等缺点。
 

c. 光学设计

采用COB或普通白光LED，配合专门设计的全角度透镜，也能设计出全角度发光球泡灯。如下为采用8颗CREE XBD配合专用透镜设计的800lm 全角度发光球泡灯。

由于LED的发光角度一般小于120度，而设计全角度发光的灯具需要加大设计的复杂性并提高灯具的成本。而一般的照明应用不需要球泡灯全角度发光。因此，能源之星正在重新审视全角度放光的要求，并很有可能在年底之前废除对LED球泡灯的此项要求。
 

[member] 5、智能调光控制用于高端球泡灯应用

现在的LED球泡灯的调光方式普遍沿用过去的可控硅调光方式。可控硅调光方式存在调光线形差，调光器的兼容性差以及整体效率低的问题。在未来的高端球泡灯应用中，将会见到智能无线调光器应用于LED球泡灯。比如采用Zigbee技术用智能手机对球泡灯进行调光控制，以及根据是否有人活动、以及自然光线的强弱自动调节空间照度的智能调光球泡灯。

TI/SVA, NXP, ATMEL均有类似的智能调光控制集成电路方案可供选择。

LED球泡灯整体解决方案

为了加快LED照明灯具的普及，帮助灯具厂家以最短的时间设计出符合标准和市场要求的球泡灯产品，艾睿电子推出了基于导热塑料散热器+非隔离驱动电源+小功率LED的低成本高性能LED球泡灯参考设计，可以替换25W到60W白炽灯。