【導(dǎo)讀】大功率或高亮度LED是通過(guò)在照明性能、能效、耐用性以及節(jié)省成本方面提供空前的好處激勵(lì)了照明產(chǎn)業(yè)。但是這是不是就代表了大功率LED是最好的選擇呢？應(yīng)該從哪些因素來(lái)考慮呢？
毫無(wú)疑問(wèn)，大功率LED的發(fā)展是最近幾年沖擊照明技術(shù)產(chǎn)業(yè)最有意義且最具有影響力的創(chuàng)新事物之一。大功率或高亮度LED(籠統(tǒng)地定義為具備至少一瓦特容量的LED)通過(guò)在照明性能、能效、耐用性以及節(jié)省成本方面提供空前的好處激勵(lì)了照明產(chǎn)業(yè)。但是，當(dāng)業(yè)界廣為贊嘆大功率LED技術(shù)所帶來(lái)的眾多好處，并且這些好處在LED頂尖制造商及供應(yīng)商迅速擴(kuò)展的大功率產(chǎn)品目錄中有所體現(xiàn)時(shí)，有一點(diǎn)值得注意，那就是大功率未必就是所有照明技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的最佳選擇。
事實(shí)上，標(biāo)準(zhǔn)LED技術(shù)在提供同等亮度性能時(shí)，產(chǎn)生顯著的成本、設(shè)計(jì)和性能優(yōu)點(diǎn)的情況并不少見。本文將說(shuō)明在決定標(biāo)準(zhǔn)LED照明或大功率LED照明是否是產(chǎn)品的最佳選擇時(shí)，需要全面考慮的主要因素。
標(biāo)準(zhǔn)LED與大功率LED的對(duì)比
將標(biāo)準(zhǔn)LED陣列與大功率LED對(duì)比時(shí)，為說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)LED是如何對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程、成本和空間節(jié)省產(chǎn)生重要意義的，可以考慮一個(gè)需要90流明光輸出或亮度的理論應(yīng)用。這種亮度可以通過(guò)使用一個(gè)1W的大功率LED或一個(gè)由六個(gè)5mm標(biāo)準(zhǔn)LED組成的陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)，其實(shí)例分別為來(lái)自Lumex公司的SML-LX1812UWC-TR和SML-H1505UWC-TR。
簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程
由于需要考慮極大簡(jiǎn)化熱管理，因此相對(duì)于大功率技術(shù)所需的設(shè)計(jì)過(guò)程，標(biāo)準(zhǔn)LED陣列所需的設(shè)計(jì)過(guò)程要簡(jiǎn)單得多。在我們的理論例子中，驅(qū)動(dòng)1W LED需要350mA電流，而六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)LED陣列僅需120mA電流。大功率技術(shù)需要使用散熱片和金屬芯PCB板，以確保避免結(jié)點(diǎn)溫度過(guò)高而造成的效率損失、使用壽命降低或者褪色。
因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的LED不需要使用散熱片、金屬芯印刷電路板(MCPCB)、電容器或電阻器，所以這些LED更易于設(shè)計(jì)、測(cè)試和制造。這種簡(jiǎn)化的過(guò)程不僅為生產(chǎn)過(guò)程節(jié)約了時(shí)間和金錢，而且還可以加快產(chǎn)品的上市時(shí)間。
節(jié)省成本
大功率LED需要進(jìn)行熱管理，這極大地增加了LED的成本。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，最昂貴的附加物就是散熱片。散熱片可以由各種金屬材料制作，這些材料既包括相對(duì)便宜的鋁，也包括導(dǎo)電性能更好但卻更昂貴的材料(如銅和銀)。這些昂貴的材料可能導(dǎo)致大功率產(chǎn)品的成本增加1~10美元，而標(biāo)準(zhǔn)LED器件就可以避免這種成本的增加。
同樣，大功率LED也需要使用MCPCB作為另一種被動(dòng)冷卻技術(shù)來(lái)控制結(jié)點(diǎn)溫度。因?yàn)镸CPCB的材料具有更好的導(dǎo)熱性，所以相比于標(biāo)準(zhǔn)LED使用的更便宜的FR4 PCB，這些電路板的散熱效率更高。然而，其成本卻可能高達(dá)FR4 PCB成本的5倍。使用更便宜的FR4 PCB，根除對(duì)昂貴散熱片的需求，以及簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的考慮事項(xiàng)，可以節(jié)約高達(dá)60%的成本。
節(jié)省空間
當(dāng)設(shè)備的內(nèi)部空間限制非常大時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)LED通常是最佳的選擇。如上所述，大功率LED需要額外使用散熱片以及總體來(lái)說(shuō)較占空間的冷卻技術(shù)。其首要任務(wù)是創(chuàng)造更多的表面積，以通過(guò)對(duì)流和輻射冷卻。表面積較大可以更有效地幫助減少熱量，但是同時(shí)也增加了大功率LED的體積。這對(duì)于較小空間和較小產(chǎn)品而言，增加了設(shè)計(jì)障礙。
標(biāo)準(zhǔn)LED陣列通常不需要占用空間的驅(qū)動(dòng)器、電容器和電阻器(這些均為大功率LED所需)，從而節(jié)省了高達(dá)50%的空間。針對(duì)有限空間的應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)LED陣列可以提供與大功率LED相等的亮度，而同時(shí)又能極大地節(jié)省空間。
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標(biāo)準(zhǔn)和大功率應(yīng)用
因此，如何能夠斷定一個(gè)大功率LED或一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)LED的組合更適用于某個(gè)特定的應(yīng)用呢?對(duì)于某些設(shè)計(jì)而言，可以很清楚地做出選擇。
體積較小、通過(guò)電池供電或便攜式的設(shè)備(例如消費(fèi)類電子產(chǎn)品、重點(diǎn)照明和標(biāo)準(zhǔn)指示燈等)，已經(jīng)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)使用了標(biāo)準(zhǔn)LED，而且有可能繼續(xù)使用。同樣，一些領(lǐng)域?qū)?huì)繼續(xù)使用大功率LED技術(shù)，包括：一般戶外照明、大面積的室內(nèi)照明(軌道燈、燈泡替換物)以及汽車前照燈等。
但是，其他領(lǐng)域處于灰色區(qū)域，可能需要認(rèn)真思考。這些領(lǐng)域包含了空間較小的照明，例如：汽車手套箱和車廂、室內(nèi)和室外標(biāo)志、牙科和醫(yī)療設(shè)備以及工業(yè)控制狀態(tài)指示燈等等。
更合適的技術(shù)
LED制造商可以幫助客戶找到一種有效的途徑走出灰色區(qū)域，并為他們選擇合適的技術(shù)。下面列舉了一些例子。
一家領(lǐng)先的器具制造商從事于冰箱內(nèi)部的照明設(shè)計(jì)。最初的設(shè)計(jì)需要三個(gè)大功率的1W LED，以便滿足特定的亮度水平要求。Lumex為該制造商提供了一個(gè)可選擇的解決方案：使用一個(gè)配有特殊透鏡的、由18個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的高亮度5mm LED組成的陣列。通過(guò)將三個(gè)大功率LED換成18個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的LED，這家器具制造商節(jié)約了50%的成本，并在冰箱內(nèi)未產(chǎn)生任何的過(guò)熱。
有時(shí)，大功率技術(shù)非常適用于這些灰色區(qū)域。另一個(gè)客戶(一家校準(zhǔn)監(jiān)控系統(tǒng)供應(yīng)商)與Lumex接洽，以分析他們現(xiàn)有的3×3英寸板(使用了36個(gè)1/4W標(biāo)準(zhǔn)表貼LED)的效率。Lumex為其提供了一個(gè)定制設(shè)計(jì)解決方案：使用9個(gè)1W大功率器件替代這36個(gè)1/4W LED，而又不改變功耗要求。盡管需要添加MCPCB，但這種新技術(shù)卻仍然節(jié)省了25%的成本和15%的空間。
做出正確選擇
為產(chǎn)品選擇合適LED的最佳途徑是和供應(yīng)商進(jìn)行交談：他們擁有各種標(biāo)準(zhǔn)的和大功率的LED。供應(yīng)商應(yīng)設(shè)法真正了解客戶的特定應(yīng)用要求，而不是為客戶推薦一種千篇一律的特定技術(shù)。
優(yōu)秀供應(yīng)商將設(shè)法了解客戶的特定技術(shù)需求，并通過(guò)提出問(wèn)題確定所需的最大/最小強(qiáng)度輸出、可用的功率、整個(gè)系統(tǒng)的理想成本范圍、內(nèi)部空間限制、照明區(qū)域的大小、產(chǎn)品的使用領(lǐng)域以及一般的工作溫度，來(lái)制定一種定制的解決方案。徹底研究這些標(biāo)準(zhǔn)可以幫助客戶決定更適用于應(yīng)用的是標(biāo)準(zhǔn)LED還是大功率LED，同時(shí)，也會(huì)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成功和最終效益產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
