自從高壓LED這一名詞出現(xiàn)之后,毫無疑問它是一種全新的LED品種,而且具有很多優(yōu)點。甚至有人會認為它將使今天的“低壓LED”將淡出未來的LED通用照明市場而“高壓LED”將主導未來的LED通用照明,真的是這樣嗎?下面我們就先來看看所謂的“高壓LED”是怎么一回事?
一、什么是高壓LED?
對于高壓LED來講我想大家已經(jīng)不在陌生了,那么到底怎么理解高壓LED呢?其實它早已悄無聲息的鉆入了大家的燈具,VF值為3.2V左右的光源早已十分成功的應用到不計其數(shù)的燈具里面呢,其實你用多只LED串聯(lián)的做法也是就是第一種高壓LED的應用;而第二種呢,也就是LED上游芯片廠家通過特殊工藝制程將多顆VF值在3.2V左右的LED芯片串聯(lián)方式聯(lián)接做在一片基片上面,引出“+”“-”兩個PAD,又叫做高壓LED芯片,封裝廠家拿芯片后,最后制做成高壓的LED光源。如下圖1、圖2所示。
二、高壓LED的優(yōu)劣勢分析
1.我們先來了解一下這種高壓LED有何優(yōu)點。
(1)高光效。它是由多芯小芯片串接而成,通過實際測試光效與普通的同瓦數(shù)的光源要高出5-10%.
(2)電源要求低。電源的價格和故障率居高不下是近年來一直阻礙行業(yè)發(fā)展的首要問題,而高壓LED呢,有著先天的優(yōu)勢,可以通過少量個數(shù)的光源搭配線性恒流驅動器就可以完美的實現(xiàn)LED高效安全穩(wěn)定的工作。
(3)線性電源結合省成本。說到這可能會有人會說線性恒流的電源效率低,其實是要看你怎么去用,近兩年以來市面上出現(xiàn)了不少的線性恒流驅動IC性能都還不錯,筆者曾經(jīng)測試過一款叫做RY8201的線性恒流IC其效率可達0.9以上。由于線性恒流IC的體積較小,周邊元件少等絕對優(yōu)勢可以將電源驅動部分直接制做在PCB上面,從而省去了裝電源倉的空間及裝電源(還要對電源做絕)等相關的環(huán)節(jié),從而使得成本控制、倉儲、產(chǎn)能、交期等各項成本的優(yōu)越性突顯。
(4)光源部分的優(yōu)越性。由于傳統(tǒng)低VF值的光源是通過N多只串并后使用的,焊接人工成本居高不下,且焊接不良的產(chǎn)品層出不窮,從而影響產(chǎn)能及帶來不少的二次成本。
(5)光衰。由于傳統(tǒng)的光源是通過N串N并的方式制成,眾所周知,VF不一致的光源并在一起,會造成各光源上所加載的電源有所不同,從而造成部分光源提前老化或死燈,從而造成整燈的光衰加速。而高壓燈珠是采多串的方式,輕松解決這些問題。
2.我們在看一下這種高壓LED所存在的不足。
(1)成本高。由于各上游芯片廠家的技術的成熟度及芯片的沒有大規(guī)模批量生產(chǎn)從而使得芯片目前還居高不下,另外還有原有的封裝企業(yè)的生產(chǎn)設備無法對高壓光源直接進行分光分色,也是造成本偏高的一個因素,不過通過技術的日漸成熟、大規(guī)模具的量產(chǎn)及設備的改進將很快打破這一格局。
(2)功率耗散和散熱器問題。有的報道宣稱1W的高壓LED的電壓為50V,電流為20mA;而普通低壓的1WLED電壓為3V,電流為350mA,所以“同樣輸出功率的高壓LED在工作時耗散的功率要遠低于低壓LED,這意味著散熱鋁外殼的成本可大大降低!边@個說法顯然是不成立的。如果要決定散熱器的大小,應當是在同樣的發(fā)光效率來計算。通常認為對于目前100lm/W的發(fā)光效率來說,其真正的電光效率(就是由電能變成光能的效率)只有30%左右,就是只有30%的電能轉換為光能,其余的70%的電能都轉換為熱能而需要經(jīng)過散熱器散去。所以對于具有同樣發(fā)光效率的1W高壓LED和普通低壓LED來說,其變成熱能的部分都是0.7W,需要通過散熱器散去。
(3)產(chǎn)品的非隔離的應用,去電源化勢必要經(jīng)過去電源化的過程,因此產(chǎn)品大多無法脫離市電,因此會造成直整個回路的帶電。不過,塑料包鋁及陶瓷散熱,導熱塑料等者是不錯的選擇。
三、高壓LED的性能指標分析
目前了解的這種高壓LED其主要的性能指標如下表所示:
四、高壓LED面臨的問題及對策
不管是普通的LED還是高壓LED都不可避免地要面臨散熱設計和工作可靠性的問題。然而對于如何解決這些問題也是很多人一直在關注的。
先從成本、市場的角度考慮,高壓LED作為照明光源,LED器件產(chǎn)品應用到路燈上,技術上的特殊要求主要是要結合LED光強和發(fā)光角度來設計,另外由于多顆LED組合,出光設計方面要兼顧照射面域,燈具方面需要重點考慮散熱的有效性。
高壓LED燈與普通燈的對比最主要的解決對策如下:
優(yōu)勢:節(jié)能、環(huán)保,易于和低壓適配,也可和太陽能系統(tǒng)直接配套,無需額外的逆變、轉換過程,能達到最大的能源利用率。
不足:照明角度偏小、不均勻,顏色顯色指數(shù)偏低,光學、散熱設計復雜。
技術上的不足:當前技術下的光通量還不夠,光效太低,品質難以保證。
解決措施:LED產(chǎn)品應用于路燈需要專門的設計,也需要專門的標準(用傳統(tǒng)光源的測試數(shù)據(jù)來評價LED光源往往并不客觀