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只有效率高达99%的线性恒流源才能够做出高性能的LED光引擎


1. 什么是光引擎?
光引擎就是把恒流源和光源做到同一块铝基板上,只要固定到散热器和焊两根电源线就变成灯具。

2. 光引擎有哪些优点?
可以说推广光引擎的最大好处有以下几个方面。

 降低 LED照明灯具厂家研发费用,缩短产品生产周期
因为所有LED灯具的光学和电气指标都由光引擎生产厂家制定了。甚至还推荐了相应的散热器。灯具厂家只要把光引擎安装到散热器里面去就可以了。灯具厂商甚至不需要经验丰富的光学、电子工程师,也不需要购买昂贵的光学和电子仪器设备。换句话说,光引擎可以大大降低LED灯具厂的准入门限,但却不会因此降低LED灯具的产品质量。当然这要求光引擎的生产厂家本身就要有极高的水平才行。

 推广光引擎可以大大加速LED灯具的推广
最近几年随着白炽灯的禁产、禁销,LED灯具即将迎来爆炸式的增长。LED灯具厂如雨后春笋般的大量涌出。这虽然是一种必然趋势,但是也带来了很多问题,尤其是表现在LED灯具的质量上的良莠不齐和大量厂商之间的无序价格战。LED光引擎的出现可以在很大程度上解决这类问题。因为质量是由几家生产光引擎的大厂决定,价格也不可能有太大的出入。这就大大地减少了由无序竞争而引起的内耗。有助于LED灯具产业的高速发展。

 提升了LED灯具的整体性能
例如提高了整体光效(lm/W),这里是指包括电源效率在内的整体光效,又如色温,显色指数,等也可以按需生产。而且在同样的光通量时还可能降低功耗,进一步节能。

 降低了成本
至少可以省去了恒流驱动源的模块,及其生产成本。实际上,由于采用COB LED,不但省去封装。生产还可以高度自动化,这就会大大降低生产成本。

3. 开关恒流源不适合做成光引擎
因为开关电源的元件数目太多,做到铝基板上就会挡去很大一部分光线。而且因为元件数目多,焊接麻烦,发生故障的几率也高,可靠性降低!
 

 

4. 普通线性恒流源虽然元件数很少但是效率太低
 


 

在220V时效率只有85%,市电电压越高,效率越低。现在市面上很多所谓“交流ACLED光引擎”和“去电源光引擎”都是采用了这种普通的线性恒流源。

5. 低效恒流源集成到铝基板上会增加很多热量,使得其结温升高
以10WLED为例,恒流源效率85%,所以只有8.5W功率提供给LED点亮,LED本身发光效率只有40%,有60%(8.5x0.6=5.1W)都转换为热量。现在还要加上恒流源的1.5W的热量,使得铝基板上的热量增加了1.5/5.1=0.3,也就是增加了30%的热量。近似地说,LED的结温也会增高30%。

6. LED结温升高后,会降低发光效率,缩短寿命
LED的结温升高会导致内量子效率降低,从而使光效降低,荧光粉的发光效率也会随温升增高而降低。
任何一个设计得好的灯具,必须使得其在热稳定以后的结温为85度左右,这样可以保证其寿命(衰减至70%)在三万小时。
而至于光效的降低,有人做了一些实验,得出了接近线性降低的曲线。
 

 

从25度室温升高到85度的温度结温时其光效降低15%左右。通常我们把刚开始时的光效称为冷光效,温度稳定以后的光效称为热光效。
现在结温增加了30%,也就是达到110度,从这个曲线可以外推,得到这时候的光效大约是冷光效的75%,也就是降低了25%,或者比原来的热光效降低了10%。
而其寿命的降低也可以从Cree公司提供的寿命和结温关系曲线中得出:
 

 

我们可以看出,如果原来的结温是85度,那么寿命就是30,000小时;而如果结温升高到110度,那么寿命就连10,000小时也不到了。

7. 埃菲莱公司发明了效率高达99%的线性恒流源
这种高效线性恒流源的实测效率如下图所示:
 

 

蓝色为恒流源本身的效率,红色为加上整流器以后的总效率,在175V-265V内效率不变。
它的温度稳定性也很好,当环境温度从35度增高到85度时,总效率不变。
 

 

而且,在采用这种高效率恒流源做成光引擎以后,它在输入交流电压改变时,输出的功率不变,流明数不变,光效不变。

 



 

这样稳定的性能是任何线性恒流源无法做到的!

8. 用这种高效率恒流源做成的高光效光引擎
在2013年初把这种高效率恒流源做成了高光效光引擎,其外形照片如下:
 

 

把这个光引擎做成球泡灯以后送到国家电光源质量监督检验中心(上海)去检测,测得结果如下:功率:7.93W,流明数:1001.2,光效:126.3lm/W,色温:6121K,显色指数:84.5,如果去掉光罩0.9的透过率,那么光引擎本身的光效为140.3lm/W.
2015年埃菲莱公司已经做出功率为60W光效为145lm/W的D80H光引擎和160W光效为129lm/W的D80A光引擎
 

图片说明

图片说明

 

9. 高效光引擎的十大优点
这种高效光引擎的优点可以归结如下十点:
1. 把恒流源放到铝基板上,不会增加铝基板的热量,既不会降低光效,也不会缩短寿命。
2. 去掉了电源模块,减小了空间,电源芯片也不需要带散热片的封装,甚至也可以不用封装,降低了成本。
3. 恒流源的高效率,可将整灯光效(lm/W)提高至少10%左右
4. 提高电源效率,也减小了10%能耗,进一步节能
5. 减少了整灯的热量,如果采用同样的散热器,可以进一步降低LED结温,延长LED寿命
6.恒流源一共只有5个元件,提高了电源的可靠性
7.采用环形COB LED,也进一步改进了散热,提高了光效
8.因为是线性电源,整灯不存在电磁干扰EMI的问题
9.对外机械接口只有铝基板尺寸和三颗螺钉位置,甚至于还可以不用螺钉而采用导热胶来固定,电气接口只有两根220V电源线,很容易标准化
10.简化了生产过程,降低了生产成本,连同BOM成本的总成本降低30%左右。

所以只有采用这样高效率(99%)的线性恒流驱动源,才能够做成高性能的光引擎!

结束语
现在埃菲莱公司已经生产出了从10W到160W的各种功率的高光效光引擎,这些光引擎可以应用于从球泡灯、轨道灯、筒灯、到投光灯、路灯等各种类型的LED灯具里,可以说这种高光效LED光引擎的出现将会改变整个LED行业的格局。而且如果能够组织起来充分发挥这种高效率的光引擎的作用,使得所有LED都能采用这种高效率的光引擎,那么又可以对节能减排提供极其惊人的节能效果。中国的照明用电量为总用电量的14.5%,2014年总发电量为56496亿度电,即照明用电量为8191.9亿度电。采用埃菲莱的光引擎以后至少可以节约10%的能量,也就是819.2亿度电,而三峡发电站的年发电量为847亿度电,所以也就能够节约出一个三峡发电站来。而全球照明用电量占总用电量的19%,2014全球总发电量为238670亿度电,所以照明用电量为45350亿度电,采用埃菲莱的光引擎以后就可以节约4535亿度电,相当于5个三峡电站的发电量。

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  • 更新时间:2016-06-01
  • 发布者:王先生