大功率LED是最好的選擇嗎？需全面考慮主要因素

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(jiàn)。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(qián)，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。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(lèi)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(hù)外照明、大面積的室內(nèi)照明(軌道燈、燈泡替換物)以及汽車(chē)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(chē)手套箱和車(chē)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)