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              高性能LED光引擎需線性恒流源效率高達(dá)99%

              2016/4/18 14:13:40 作者:茅于海(投稿) 來(lái)源:阿拉丁照明網(wǎng)
              摘要: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。

                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。

                1) 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。

                2) 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(wèn)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(wèn)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。

                3) 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。

                4) 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(kāi)關(guān)恒流源不適合做成光引擎

                因?yàn)殚_(kāi)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?,F(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。

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                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?,F(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(kāi)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。

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                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(guò)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

                160W光效為129lm/W的D80A光引擎

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                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.恒流源一共只有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(wèn)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(guò)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。


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