基于SC5技術的降低LED照明系統(tǒng)成本

任何照明系統(tǒng)設計師面臨的兩個最大問題是設計復雜性和成本。它們也是采用LED照明的最大障礙。幸運的是，LED制造商正在以多種新方式解決這兩個問題：他們正在尋求更好的散熱，開發(fā)板上芯片（COB）設計以及改善光輸出。此外，供應商通過開發(fā)新的架構和設計實現(xiàn)了性能和成本突破，這些架構和設計可以提供許多有用的功能，例如增強光輸出，減少空間，降低成本和降低設計復雜性。

兩個例子其中包括Cree的新SC5技術平臺，它將高功率LED的光輸出提高了一倍，大大降低了成本，飛利浦Lumileds的LUXEON CoB系列最近增加了LUXEON CoB 1202，據(jù)稱可以提供領先的中心光束蠟燭緊湊陣列中的功率（CBCP）。該公司采用CrispWhite技術的LUXEON CoB陣列被稱為零售筒燈和聚光燈的“改變游戲規(guī)則”。然而，并非所有關于美學。 LUXEON CoB陣列降低了燈具設計的成本，降低了對散熱器的要求。

LED行業(yè)發(fā)生的重大變化之一是一些LED制造商轉向專注于其他組件，如散熱器，光學器件和LED照明系統(tǒng)中的印刷電路板（PCB），以降低總系統(tǒng)成本。這種方法的最大支持者之一是Cree公司?！癓ED照明界仍然普遍認識到，歷史真相是LED曾經是系統(tǒng)中最昂貴的部分，所以誰能買到最便宜的LED呢？最便宜的系統(tǒng)，“Cree LED組件產品營銷負責人Paul Scheidt說。 “三四年前曾經如此，但LED的成本已降至LED不再是系統(tǒng)中最昂貴的部分?！?/p>

“你的LED不是現(xiàn)在，系統(tǒng)中的其他部件不會影響您的系統(tǒng)成本，“Scheidt說。 “大多數(shù)人為散熱器或PCB支付的費用高于LED，所以你必須看看LED的設計如何影響你需要多少PCB，散熱器和光學器件，因為那些是真正推動它的東西。系統(tǒng)成本。“

這種方法是Cree SC5技術背后的一部分。 “突破并不是說我們制造了更便宜的LED。我們已經采用了LED現(xiàn)在的價位和性能，并為LED帶來了很多改進，“Scheidt補充道。

第一個改進集中在光輸出和尺寸上。 “如果我們可以將更多的光線放入更小的空間，這意味著您不需要像其他LED一樣多的底盤，PCB和光學器件。如果您想降低系統(tǒng)成本，那么讓我們降低不亮的東西的成本。 PCB不會發(fā)光，驅動器不會發(fā)光，光學器件也不會發(fā)光。如果使用較少的產品，可以降低系統(tǒng)成本。“

”這都是為了降低成本。 Scheidt評論說，價格越低，采用LED照明的速度就越快。

另一個重要因素是可靠性。 “一個可以運行得更熱的LED意味著你需要的散熱器比另一個必須運行溫度更低的LED更少。它與任何其他功率半導體沒有什么不同，“Scheidt說。

Cree最近推出了下一代SC5技術平臺，可將光輸出增加一倍，據(jù)說可顯著降低系統(tǒng)成本。 Scheidt解釋說，在重新定義用于照明的高功率LED時，基于SC5技術的一系列新系列中的第一個是極高功率（XHP）LED，可在大多數(shù)照明應用中將系統(tǒng)成本降低高達40％。

新的Cree XHP零件可以運行更熱，并且仍然可以延長使用壽命。據(jù)該公司稱，由于工作溫度較高，XHP部件可使散熱器成本節(jié)省高達60％（圖1）。對于具有與新XHP相同光輸出量的上一代LED，Cree在相同條件下能夠將壽命提高幾乎兩倍，這相當于L90的使用壽命為50,000小時，這僅僅降低了10％從最初的條件。

圖1：Cree XLamp XHP LED的較高工作溫度可使散熱器成本節(jié)省高達60％。 （由Cree提供）

與以前相同尺寸的LED相比，新型XLamp XHP50和XHP70 LED提供兩倍的流明輸出，并提高了可靠性。通過解決熱，機械和光學元件如何影響照明系統(tǒng)的總成本而被描述為游戲規(guī)則改變者，XHP LED允許照明制造商通過使用更少，更可靠的LED來顯著減小其照明系統(tǒng)設計的尺寸和成本實現(xiàn)相同的亮度。

這意味著XHP LED需要更少的光學元件，更小的PCB，更小的外殼和更少的處理（圖2）。此外，即使在比以前的LED技術更高的工作溫度和電流下，它們也可以實現(xiàn)更長的使用壽命，這意味著照明制造商可以在不影響額定壽命的情況下減小散熱器的尺寸和成本。

圖2：Cree的XHP LED在更小的封裝中具有更高的光輸出，可以使用更小的PCB，TIR反射器和漫射器光學器件。 （由Cree提供）

這些進步是通過SC5平臺實現(xiàn)的，該平臺由碳化硅技術和外延結構的改進，芯片架構以及針對最佳熱學和光學性能優(yōu)化的先進光轉換系統(tǒng)組成。 。

以下是規(guī)格：XLamp XHP50 LED采用5.0 x 5.0 mm封裝，19瓦時可提供高達2546流明的亮度，而XHP70可提供高達4022流明，32瓦，7.0 x 7.0 mm包。在最大電流下，XHP50提供兩倍于業(yè)界最亮的單芯片LED（XLamp XM-L2 LED）的光輸出，具有類似的每瓦流明，并且不會增加封裝尺寸。 XHP50設計用于即使在高溫和高電流下也能保持L90的使用壽命超過50,000小時。

由于光轉換過程的改進，Cree還減少了LED到LED的顏色變化，并提供XHP LED 2步和3步EasyWhitebins適用于3500 K至2700 K的80和90色撕裂指數(shù)（CRI）。此外，新封裝允許制造商通過電路板上的焊盤設計從同一LED中選擇6 V或12 V配置。

同樣，Philips Lumileds也會考慮總成本問題作為推動LED采用的一部分。 Philips Lumileds的產品線總監(jiān)Eric Senders表示：“我們正試圖進一步研究LED，以幫助客戶通過光學器件和驅動器提供更低的熱阻來幫助客戶制造更便宜的系統(tǒng)?！?/p>

Lumileds努力的一個很好的例子是LUXEON CoB陣列具有小型發(fā)光表面（LES），這使得它們易于設計，同時實現(xiàn)更便宜的設計。與Cree LED類似，LUXEON CoB陣列可實現(xiàn)更小，更便宜的反射器和更小的散熱器。 Senders解釋說，基于競爭分析與其他CoB LED相比，照明設計師可以通過LUXEON CoB LED節(jié)省高達30％的散熱器成本，因為它具有較低的熱阻。

此外，LUXEON CoB部件是由于其更堅固的MCPCB封裝允許將部件直接擰在散熱器上，因此更易于在應用中使用。相比之下，市場上使用陶瓷作為載體的其他CoB LED在處理零件時經常會出現(xiàn)裂縫，Senders表示。

標準化也有助于通過提供IC驅動器，光學器件和支架來降低成本標準尺寸的制造商適合CoB系列。 “如果這些零件供應量很大，那么價格就會下降，”Senders說，他補充說這不僅僅是關于成本，而是提供高質量的光。

飛利浦Lumileds的輕質突破是針對零售筒燈和聚光燈。 CrispWhite技術（圖3）使白色顯得更加鮮艷明亮，色彩飽和。 Lumileds能夠通過在光譜中添加第二個藍色峰（~410 nm）來增強白色感知并保持高CRI。根據(jù)Lumileds的說法，CrispWhite光譜僅在含有活性熒光增白劑的材料中激活，其中包括所有織物，衣服和涂料。

圖3：為了增強白度感知并保持高CRI，Lumileds在其CrispWhite技術的光譜（~410 nm）中增加了第二個藍色。 （由Philips Lumileds提供）

此外，所有CrispWhite版本均可在Black Body Line（BBL）下方的3步MacAdam Ellipse中使用，因此適合替代陶瓷放電金屬鹵化物（ CDM）燈，傳統(tǒng)上用于零售照明應用。為確保均勻的光學性能，所有LUXEON CoB LED均提供3步（80和90 CRI）以及5步（70 CRI）麥克亞當橢圓。

此外，LUXEON CoB采用CrispWhite技術（圖4）采用多流明封裝，MR16和PAR燈具有800流明，高達7000流明可替代70 W和100 W CDM解決方案。 Senders表示，CoB范圍內的流明值代表傳統(tǒng)的照明流明封裝，例如35瓦和75瓦的CDM燈。

圖4 ：CrispWhite解決方案與標準90 CRI。 （由Philips Lumileds提供）

CoB系列還提供非常廣泛的色溫組合，以幫助滿足極低CCT/CRI組合的需求，特別是在酒店業(yè)，使用通常在這些應用中變暗的鹵素燈或白熾燈，Senders說。/p>

“當你調暗燈絲時，通常在2700 K的色溫下降到大約2200 K.當CoB LED或LED變暗時，色溫仍然是2700 K而且LED不能因為它沒有提供與今天使用的老式照明相同的效果，“他說?！?/p>

因此，Lumileds推出色溫為2200 K和80和90 CRI，以實現(xiàn)Senders說，酒店和酒店市場采用LED。 Lumileds預計將繼續(xù)擴展針對特定應用的CoB LED系列。

另一個例子是為聚光燈和定向燈開發(fā)的LUXEON CoB 1202。該系列還提供CrispWhite技術。 CoB 1202s采用行業(yè)領先的中心束燭光功率（CBCP），在65,000坎德拉處以10?光束角度，以6.5 mm LES封裝產生光輸出，該封裝以前只有9 mm陣列。此外，LUXEON CoB產品，包括最新的1202產品，可提供2200 K版本。

Philips Lumileds還為工業(yè)和戶外應用提供更高流明的封裝。 LUXEON CoB 1211可替代70 W和100 W等效CDM燈。 LUXEON CoB 1211的效率為100-130 lm/W，具體取決于燈具的色溫和CRI。在發(fā)光表面（LES）為19 mm時，LED在70 CRI下實現(xiàn)了超過10,000 lm和100 lm/W的冷白輸出。