中功率LED提供更有成效照明解決方案

整個(gè)產(chǎn)品和制造基礎(chǔ)設(shè)施建立于本十年初，以滿足電視制造商對(duì)LED背光的需求。電視制造商受到消費(fèi)者的極大價(jià)格壓力，并要求LED制造商提出廉價(jià)的背光解決方案。 為了支持新興的LED電視領(lǐng)域，LED制造商將制造能力提高了一倍多，并為用于安裝背光LED的塑料封裝增加了類似水平的支持。事實(shí)證明，LED電視制造商并不需要像預(yù)期的那樣多的廉價(jià)LED，導(dǎo)致嚴(yán)重的行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩。面對(duì)大量產(chǎn)品，LED制造商向照明制造商推廣了“中功率”塑料封裝LED。

這些公司認(rèn)為，他們的中功率封裝為普通照明設(shè)計(jì)師提供了比傳統(tǒng)照明主流照明的高端設(shè)備更便宜的選擇。但是，與大多數(shù)電子元件一樣，有一些權(quán)衡取舍價(jià)格和耐用性之間。在用于照明的LED通常經(jīng)歷的高溫下，降低設(shè)備成本的非常塑料的包裝也是降解的來(lái)源。這種退化可能導(dǎo)致流明維持率降低，導(dǎo)致LED壽命縮短和色度偏移。為了解決這些問(wèn)題，一家大型制造商正在推出基于陶瓷基板的中功率LED。

本文概述了中功率LED領(lǐng)域，以及來(lái)自領(lǐng)先LED供應(yīng)商的塑料和陶瓷封裝器件的示例。具有成本效益的照明解決方案

行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩促使中功率LED制造商推廣用于中低成本普通照明應(yīng)用的設(shè)備。這些器件對(duì)于這一目標(biāo)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，因?yàn)橹泄β势骷趲啄昵暗母吖β蔐ED的亮度和光質(zhì)量方面與輸出相匹配，但價(jià)格卻低得多。雖然沒(méi)有中等功率的行業(yè)定義（因?yàn)樗举|(zhì)上是一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)），但現(xiàn)代設(shè)備通常具有30至150 mA的輸入電流，30至110流明的發(fā)光度，以及高達(dá)130 lm/W的效率。 》 Philips Lumileds為這個(gè)市場(chǎng)提供LUXEON 3535L系列。該LED使用高溫塑料基板，產(chǎn)生37流明（電流100毫安，正向電壓3.05伏），功效為121流明/瓦。同樣，首爾半導(dǎo)體提供其來(lái)自Acrich系列的3030中功率LED。該芯片的功率為113 lm（100 mA，6.3 V），功率為116 lm/W，售價(jià)為0.29美元（1，000單位）。

Cree還提供各種中功率LED，包括XLamp MX-3S系列，一個(gè)104 lm（115 mA，10.7 V）LED，功效為85 lm/W（圖1）。

圖1：Cree提供各種中功率LED，包括此處顯示的XLamp MX-3S。

中功率LED通常包含聚鄰苯二甲酰胺（PPA）塑料基板，均支持皇家藍(lán)色LED芯片和釔鋁石榴石（YAG）熒光粉（結(jié)合發(fā)出“白色”光）并有助于引導(dǎo)發(fā)射的光子形成光束。 （圖2顯示了首爾半導(dǎo)體3030 Acrich LED的橫截面。）

圖2：首爾半導(dǎo)體塑料封裝的3030中功率LED的橫截面。功率LED是一種經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的通用照明應(yīng)用設(shè)計(jì)解決方案，這些塑料封裝芯片在價(jià)格和壽命之間存在一定的平衡。

雖然PPA設(shè)計(jì)用于承受高溫（它是一種常用的熱塑性樹脂）對(duì)于高溫汽車應(yīng)用中的電連接器外殼，例如在引擎蓋下，燈具內(nèi)的環(huán)境條件可以將材料推向極限。

當(dāng)PPA是新的時(shí)，它形成明亮的白色表面，其從封裝腔的側(cè)壁很好地反射發(fā)射的光子（除了直接從LED管芯通過(guò)磷光體傳播的光子）。然而，高溫隨時(shí)間的影響會(huì)導(dǎo)致白色表面變色和變暗。此外，從LED芯片發(fā)射的藍(lán)色光子引起PPA表面的額外變色。隨著時(shí)間的推移，側(cè)壁會(huì)失去反射性并開始吸收光線，導(dǎo)致光亮度降低。

塑料包裝的變色會(huì)對(duì)光線質(zhì)量產(chǎn)生額外影響。光從LED芯片直接通過(guò)磷光體發(fā)射，并且從封裝壁內(nèi)部反射。直接通過(guò)磷光體逃逸的光子的“平均自由程”短于反射光子的“平均自由程”。因此，直接發(fā)射的光子的顏色比反射光更藍(lán)（“更冷”）。然而，當(dāng)PPA變色時(shí)，側(cè)壁吸收更多的光，減少了發(fā)射的白光的“溫暖”分量。結(jié)果是色度向光譜的冷端發(fā)生了顯著的變化。 （參見(jiàn)TechZone文章“對(duì)白光LED色度的熱效應(yīng)?！保?/p>

這兩種效應(yīng)的組合可以導(dǎo)致中功率LED的“L70”壽命（光度降低到小于的時(shí)間）據(jù)領(lǐng)先的LED制造商Cree稱，70％的新產(chǎn)品降至20，000小時(shí)。相比之下，高亮度LED的L70壽命通常在50，000到75，000小時(shí)范圍內(nèi)。

陶瓷基板用于中功率LED

用于構(gòu)建高功率LED的陶瓷基板確保它們可以做到不會(huì)像塑料封裝的中功率芯片那樣遭受相同的流明折舊和色度偏移問(wèn)題。這是因?yàn)樘沾苫宀挥米鞣瓷浔砻?只有直接從LED芯片發(fā)出的光通過(guò)硅膠透鏡從器件中逸出。 （圖3顯示了Philips Lumileds LUXEON Rebel大功率LED。）

圖3：Philips Lumileds LUXEON Rebel大功率LED具有陶瓷基板，可通過(guò)硅膠透鏡直接發(fā)光。最近市場(chǎng)上的一款新產(chǎn)品聲稱可以提供具有成本效益的中功率LED解決方案，而不會(huì)產(chǎn)生塑料基板的潛在缺點(diǎn)。該公司表示，其XLamp XH系列LED取代塑料封裝，陶瓷基板通常采用更昂貴的高功率LED。因此，這款中功率LED不會(huì)受到塑料封裝替代品的流明折舊的影響，并且提供了高端器件典型的L70壽命。

3 x 3 mm封裝的XLamp XH-G LED可提供29 lm（65 mA，2.9 V），效率為154 lm/W.

中功率LED推動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)

分析師Strategies Unlimited分析，LED燈具在所有應(yīng)用中的收入復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR） 2012年至2016年是18％。用于普通照明應(yīng)用的中功率LED的可用性在很大程度上歸功于固態(tài)照明的平均銷售價(jià)格（ASP）的整體降低，這促使LED用于照明并推動(dòng)該行業(yè)的增長(zhǎng)。對(duì)于成本是關(guān)鍵因素的應(yīng)用，這些器件是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的選擇，但設(shè)計(jì)人員應(yīng)該意識(shí)到產(chǎn)品的使用壽命不太可能與不使用塑料封裝的更昂貴的高功率器件一樣長(zhǎng)。如果壽命是關(guān)鍵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，陶瓷基板中功率LED聲稱可以提供與更昂貴的高功率設(shè)備相似的壽命。