特别关注 - 中国国际光电博览会

TECHNOLOGIES 技 术 CHINA OPTOELECTRONICS
2012 年 第 7 期
远 离 LED 热 源 , 因 此 , 不 会 因 LED 光 源 的
长 期 高 温 烧 烤 而 老 化 变 性 ,CRI( 演 色 性 )
基 本 不 变 ; 黄 磷 滤 色 灯 罩 的 配 方 可 调 , 灯 光
的 颜 色 、 色 温 可 随 客 户 的 需 要 调 制 , 可 满 足
客 制 化 的 要 求 , 生 产 差 异 化 的 产 品 。
蓝 光 “LED 白 炽 灯 ” 沿 用 白 炽 灯 的 结 构
设 计 是 为 了 方 便 传 承 百 年 来 白 炽 灯 的 使 用 习
惯 , 创 新 其 内 涵 是 赋 予 LED 节 能 、 无 公 害 、
长 寿 命 的 新 技 术 。 以 蓝 光 HV LEDs 为 光 源 ,
加 上 黄 磷 滤 色 灯 罩 。 市 电 经 AC/DC 整 流 和
恒 流 驱 动 电 源 变 换 , 输 出 恒 流 直 流 电 点 亮 蓝
光 LED 光 源 , 蓝 光 经 黄 磷 滤 色 灯 罩 的 过 滤
二 次 发 光 , 使 “LED 白 炽 灯 ” 发 出 冷 白 光 或
暖 白 光 。 工 作 原 理 如 图 2 所 示 。
减 少 电 源 占 用 的 空 间 。
HV LEDs 是 在 芯 片 生 产 时 在 硅 片 上 直
接 做 成 的 片 上 系 统 (SOC) 或 称 之 为 模 组 ,
这 是 LED 芯 片 制 造 技 术 上 的 一 个 革 命 性 的
进 步 。 一 个 2 吋 硅 晶 圆 片 上 , 一 次 可 生 产 几
千 个 LED 管 芯 , 但 是 用 通 用 的 技 术 和 工 艺
来 生 产 , 各 个 LED 参 数 的 离 散 性 很 大 , 所
以 生 产 之 后 制 造 商 需 要 逐 个 测 参 数 分 档 , 客
户 只 能 拿 相 邻 的 三 档 放 在 一 单 位 ( 灯 ) 里 用 ,
才 能 保 证 显 示 光 色 的 一 致 性 。HV LEDs 在
生 产 时 使 用 新 一 代 的 工 艺 和 高 超 加 工 技 术 ,
使 同 一 硅 晶 圆 片 上 的 几 千 个 LED 管 芯 的 参
数 完 全 一 致 , 使 之 可 以 在 芯 片 生 产 时 很 方 便
地 就 近 组 成 SOC 的 HV LEDs, 如 VF50V
的 模 组 上 有 16 个 LED, 它 们 所 有 的 电 参 数
完 全 一 样 ( 图 4)。 这 样 的 蓝 光 HV LEDs
使 用 方 便 , 成 本 可 控 。 另 有 一 种 COB 的 蓝
光 HV LED, 就 是 用 前 述 的 通 用 技 术 生 产
的 、 参 数 离 散 型 较 大 的 蓝 光 LV LED 管 芯 ,
经 测 试 数 据 后 将 相 同 参 数 的 配 置 在 一 起 , 重
新 组 合 成 一 个 光 源 体 。 由 于 需 要 对 LED 管
芯 逐 个 测 试 、 配 对 、 筛 选 、 组 合 , 还 有 不 少
参 数 分 散 的 无 法 配 对 组 合 使 用 , 应 当 说 生
产 成 本 会 偏 高 。HV LEDs 的 工 作 电 流 20—
60mA, 与 低 压 LED 需 要 300-700mA 电 流
相 比 , 工 作 时 发 热 相 对 要 小 一 些 。
在 其 周 围 和 顶 端 安 置 LED 灯 珠 或 模 块 , 这
样 可 以 设 计 尽 可 能 大 的 角 度 的 光 输 出 , 实 现
类 似 白 炽 灯 的 发 光 。 铜 质 通 心 立 杆 可 以 帮 助
LED 灯 珠 的 散 热 , 由 于 铜 质 通 心 立 杆 的 面 积
有 限 , 蓝 光 “LED 白 炽 灯 ” 如 求 较 大 的 发 光
角 度 , 目 前 只 能 适 用 于 3W 的 小 功 率 球 泡 灯 ,
它 相 当 于 25W 的 白 炽 灯 。 如 牺 牲 球 泡 灯 接
近 灯 头 的 发 光 区 域 , 用 来 安 装 铝 质 散 热 器 ,
则 可 以 选 用 通 用 的 低 压 蓝 光 LED 串 来 设 计
5W、7W 的 蓝 光 “LED 白 炽 灯 ”。 铜 质 通
心 立 杆 LED 光 源 分 布 设 计 , 可 以 有 多 种 方 案 ,
而 且 因 设 计 师 而 异 , 各 有 专 利 申 请 , 关 键 技
术 就 不 细 述 了 。
【 摘 要 】:
从 技 术 和 市 场 经 济 的 角 度 对 蓝 光 LED 白
炽 灯 的 原 理 、 基 本 结 构 、 关 键 技 术 、 应 用
技 术 、 市 场 前 景 作 分 析 论 述 。
【 关 键 词 】:
白 炽 灯 、 蓝 光 LED、HVLEDs、 蓝 光
LED 白 炽 灯 、 黄 磷 滤 色 灯 罩 、LED 光 源
的 立 体 发 光 设 计 、 恒 流 二 极 管 、 高 压 线 性
恒 流 驱 动 、 高 压 开 关 恒 流 驱 动
蓝 光 HV LEDs 驱 动 电 源 设 计
蓝 光 HV LEDs 驱 动 电 源 目 前 有 三 种 方 式 :
蓝 光 “LED 白 炽 灯 ” 的 设 计 思 考
文 | 颜 重 光
炽 灯 (incandescent lamp) 自 发 一 样 应 用 方 便 ? 是 摆 在 千 百 位 LED 照 明 灯
白
明 至 今 全 世 界 使 用 了 100 多 年 。 具 设 计 师 面 前 的 重 大 课 题 。
白 炽 灯 是 将 交 流 市 电 直 接 加 在 钨 蓝 光 “LED 白 炽 灯 ” 也 许 可 以 。
丝 电 阻 上 , 使 其 发 热 而 发 光 , 从 而 照 亮 黑 暗 ,
蓝 光 “LED 白 炽 灯 ” 的 设 想
使 全 世 界 数 亿 人 口 在 夜 晚 有 了 电 灯 带 来 的 光
明 与 快 乐 生 活 , 以 及 劳 作 的 方 便 。
2011 年 春 夏 , 在 设 计 “ 蓝 光 LED 光 引 擎 ”
白 炽 灯 是 将 灯 丝 通 电 加 热 到 白 炽 状 态 , 时 已 经 联 想 到 设 计 蓝 光 “LED 白 炽 灯 ” 的 方
利 用 热 辐 射 发 出 可 见 光 的 电 光 源 。 自 1879 案 。
年 , 美 国 的 托 马 斯 · 爱 迪 生 制 成 了 碳 化 纤 维 鉴 于 传 统 的 白 光 LED 是 直 接 在 蓝 光
( 即 碳 丝 ) 白 炽 灯 以 来 , 经 人 们 对 灯 丝 材 料 、 LED 上 涂 覆 黄 磷 荧 光 粉 的 , 由 于 白 光 LED
灯 丝 结 构 、 充 填 气 体 的 不 断 改 进 , 白 炽 灯 的 点 亮 后 热 量 很 高 , 黄 磷 荧 光 粉 在 长 期 高 温 熏
发 光 效 率 也 相 应 提 高 。 但 白 炽 灯 的 发 光 效 率 烤 下 容 易 变 性 , 导 致 用 久 之 后 显 色 指 数 变 差 。
及 其 他 光 点 参 数 比 节 能 灯 、 卤 钨 灯 等 新 光 源 在 LED 灯 具 内 , 如 将 黄 磷 荧 光 粉 不 直 接 涂
差 , 正 逐 步 被 新 光 源 取 代 。2012 年 10 月 1 覆 在 白 光 LED 上 , 而 是 将 黄 磷 染 色 在 PVC
日 起 , 中 国 将 禁 止 进 口 和 销 售 100 瓦 以 上 普 灯 罩 上 , 在 灯 具 内 与 蓝 光 LED 保 持 一 定 的
通 照 明 白 炽 灯 。
距 离 , 两 者 叠 加 使 用 , 同 样 可 求 得 LED 灯
如 何 将 LED 灯 设 计 制 造 得 如 同 白 炽 灯 具 的 白 光 或 暖 白 光 效 果 。 由 于 黄 磷 滤 色 灯 罩
▲ 图 2 “ 新 LED 白 炽 灯 ” 的 工 作 原 理
蓝 光 “LED 白 炽 灯 ” 由 于 采 用 黄 磷 染
色 或 喷 涂 黄 磷 的 PVC 灯 罩 , 因 此 在 未 点 亮
时 灯 泡 呈 黄 磷 的 黄 色 , 当 其 上 电 点 亮 后 发 出
冷 白 或 暖 白 的 白 光 。 未 点 亮 的 蓝 光 “LED 白
炽 灯 ” 如 图 3 所 示 。 黄 磷 染 色 或 喷 涂 黄 磷 的
PVC 灯 罩 是 关 键 技 术 。
▲ 图 3 未 点 亮 的 蓝 光 “LED 白 炽 灯 ”
▲ 图 4 蓝 光 HVLEDs 模 组
1) 恒 流 二 极 管 (CRD)
恒 流 二 极 管 (CRD) 是 只 能 在 一 定 的
电 压 变 化 范 围 内 向 LED 光 源 灯 珠 提 供 稳 定
电 流 的 器 件 , 相 当 于 一 个 小 恒 流 源 或 最 大 峰
值 电 流 的 限 制 器 。 在 电 网 小 波 动 时 可 确 保 一
定 的 电 流 稳 定 。 应 用 电 路 简 单 、 成 本 低 廉 、
占 用 空 间 很 小 , 性 能 只 能 说 比 阻 容 降 压 电 路
好 一 点 , 在 小 负 载 和 电 网 电 压 波 动 不 大 时 ,
能 满 足 LED 恒 流 的 要 求 。 电 网 电 压 有 较 大
的 波 动 时 , 就 很 难 稳 定 输 出 电 流 。 恒 流 二 极
管 输 出 电 流 有 限 , 一 般 在 20-40mA, 但 能
满 足 HV LED 的 高 电 压 小 电 流 的 要 求 ,HV
LED 需 要 的 电 流 一 般 为 20—60mA。CRD
的 应 用 电 路 十 分 简 单 , 如 图 5 所 示 , 当 LED
需 要 电 流 较 小 如 20mA、 负 载 较 轻 时 , 可 选
用 一 个 CRD; 当 需 要 电 流 较 大 时 , 如 30—
60mA 时 , 可 如 图 用 多 个 CRD 并 联 , 扩 大
电 流 。
▲ 图 1 百 年 白 炽 灯
LED 光 源 的 选 择
蓝 光 “LED 白 炽 灯 ” 的 LED 光 源 选 择
首 选 蓝 光 HV LEDs, 这 样 可 以 用 高 压 直 流
电 直 接 点 亮 , 可 以 简 化 电 源 和 降 低 电 源 成 本 、
Energy Star 要 求 LED 球 泡 灯 出 光 角 度
必 须 大 于 270 度 , 因 此 LED 光 源 的 立 体 发
光 设 计 , 是 扩 大 灯 泡 发 光 角 度 的 唯 一 解 决 方
案 。 在 球 泡 灯 灯 头 上 设 计 一 铜 质 通 心 立 杆 ,
▲ 图 5 CRD 的 简 单 恒 流 电 路
80 WWW.CIOE.CN
WWW.CIOE.CN 81