板上芯片LED在照明設(shè)計中降本、節(jié)能的原理和方法

作者：時間：2017-10-24 來源：網(wǎng)絡(luò)

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　　LED 在許多方面都勝過傳統(tǒng)照明光源，包括更高的能效、更長的使用壽命和更小的體積。然而，成本問題卻一直令許多照明設(shè)計工程師感到頭疼，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了許多相關(guān)優(yōu)勢，如設(shè)計更靈活、配光更好、制造工藝更簡單等。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201710/368045.htm

　　設(shè)計人員希望認真考慮是否在其新一代照明設(shè)計中使用 COB LED 還有其他的原因。在市場研究公司（Research and Markets）最近提供的報告中分析人員指出，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：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，讓我們來檢驗幾種 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、降低成本的同時簡化照明設(shè)計。

　　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)報道，這項改進使其比前代產(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 SDCM（顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)偏差）和三個 SDCM 顏色控制選項，用以實現(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“通過在臨近光源之間實現(xiàn)更高的一致性和均勻性來提升光照質(zhì)量” 。另外，Vero 系列超過了美國加利福尼亞能源委員會關(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)計人員如采用低電流驅(qū)動可實現(xiàn)高達 140 lm/W 的輸出性能。

　　此外，Vero 平臺還通過板載連接器端口實現(xiàn)了即插即用連接，能讓照明制造商進行無焊電氣連接、簡易安裝，因此有助于簡化制造工藝。具體優(yōu)勢包括低成本、快速面市、更低的庫存要求。

　　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 SDCM 標(biāo)準(zhǔn)用于實現(xiàn) 2，700 K 至 4，000 K CCT，并提供兩個 SDCM 選擇

　　可在高達 2 倍額定電流驅(qū)動下可靠地工作

　　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

　　無焊接連接器端口，具有即插即用連接和現(xiàn)場升級功能

　　標(biāo)志和 2D 條形碼位于產(chǎn)品上側(cè)

　　其它優(yōu)勢包括可兼容大量標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動器（350 mA 電流增量值）和光學(xué)元件，能使設(shè)計更靈活，選擇范圍更廣，因此可縮短開發(fā)周期、降低成本、減少煩人的庫存問題。

　　來自 Sharp Electronics Corp. 的 Zenigata COB 技術(shù)也能簡化設(shè)計。該系列模塊包括三種變體： Mega、Mini 和 Petite Zenigata。 Sharp 的設(shè)計將金屬基材換為陶瓷基材，據(jù)該公司介紹，這種材料的“散熱性能最佳且無變色”。這就是說，能一直保持恒定的流明輸出，但無色彩變化。均勻的 LES 簡化了光學(xué)設(shè)計，同時又提升了各種不同應(yīng)用中的光照質(zhì)量。

　　下面詳細介紹 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)報道，高亮 LED 可消除一個照明燈具中多個 LED 周圍的光源不均勻問題。這些模塊僅允許一個燈具中使用一個 LED，既節(jié)省空間，又消除了光照不均勻問題。 Mega Zenigata 系列的封裝尺寸為 20 × 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、場地和物體照明。

　　Sharp 針對中等尺寸產(chǎn)品應(yīng)用提供 15 W Mini Zenigata COB 系列，該系列采用圓形 8 mm LES，可以簡化鏡頭和反射片設(shè)計。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、移動照明、信號和標(biāo)志燈以及場地和物體照明。

　　在低功耗產(chǎn)品方面，4 - 6 W 的 Petite Zenigata COB LED（圖 2）專門用于要求更小鏡頭的應(yīng)用，如小型聚光燈或者軌道燈。這些 LED 采用 8 x 12 mm 小型封裝、4 mm LES。使用 9.6 V 產(chǎn)品時，可在 MR16 燈（通常需要 12 V）中采用降壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，而更高電壓（40 V）的部件可簡化線路電壓 GU10 燈泡的驅(qū)動器設(shè)計。這些 LED 可用于需要鏡頭極其緊湊的設(shè)計中，包括 MR16 替換燈、GU10 替換燈、小型軌道燈、小型投射燈、吊燈、小型閱讀燈和小型強光燈。高 CRI 系列（最低 CRI 90）可產(chǎn)生 300 - 395 流明亮度。

　　圖 2： Sharp Petite Zenigata COB LED 采用 8 x 12 mm 小型封裝、4 mm LES。使用 9.6 V 產(chǎn)品時，可在 MR16 燈（通常需要 12 V）中采用降壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，而更高電壓（40 V）的部件可簡化線電壓供電型 GU10 燈泡的驅(qū)動器設(shè)計（承蒙 Sharp 提供數(shù)據(jù)）。

　　Cree Inc. （Durham， NC）最近在推出 85°C 時超過 11，000 流明的 CXA3070 LED 陣列，進一步擴大了其 CXA 系列陣容。該高光輸出 LED 陣列旨在簡化設(shè)計、降低系統(tǒng)總成本，在 85°C 時輸出達到 134 lm/W 并提供 70 - 95 之間的 CRI 選擇。該系列 LED 在 85°C 下經(jīng)過特征化和分檔，支持 ANSI 白光和 EasyWhite 色溫（2，700 K - 5，000 K）。

　　CXA3070 LED 陣列具有高流明輸出和高能效，可達到 8000 至超過 10，000 流明的系統(tǒng)性能。也就是說，該產(chǎn)品可用于如高棚燈和陶瓷金屬鹵化物替換燈等高流明輸出應(yīng)用中。

　　該供應(yīng)商提供的 CXA 3070 陣列（下文圖 3）相對光通量值指的是：CXA3070 在給定條件下穩(wěn)定工作時的測量值與分檔期間光通量測量值的比值（TJ = 85°C、1，925 mA 條件下的脈沖測量值）。

　　例如，在 TC = 25°C、IF = 1，300 mA 穩(wěn)定狀態(tài)下，相對光通量比值為 80%（如圖表所示）。如過 CXA3070 LED 在分檔期間的測量值為 8，500 lm，則能在 TC = 25°C、IF = 1，300 mA 的穩(wěn)定工作狀態(tài)下輸出 6，800 lm （8，500 * 0.8）。