工程師解析：LED照明走替換式設(shè)計是死路一條嗎？

　　在人類歷史長河中，從沒有哪個照明設(shè)備像LED這樣還沒有成熟就被寄予厚望，但是緩慢的發(fā)展，也使的LED產(chǎn)品過于概念化，缺乏客戶基礎(chǔ)。即便現(xiàn)在政府正在以LED路燈為突破口試圖扶持LED的成長，可LED無論是民用還是商用的客戶群依舊沒有形成。在這個時候有一個危險的信號：LED廠商已經(jīng)把壓縮成本作為第一要務(wù)！很多公司將LED的電流做大以在維持亮度不變的情況下減少燈芯數(shù)量以節(jié)約成本，或者壓縮PCB面積，抑或是減少安規(guī)器件等方法，當(dāng)然大家要相信中國的公司在壓縮成本方面的先天優(yōu)勢。暫且不說這樣做對于產(chǎn)品安全問題的影響，就產(chǎn)業(yè)群而言，LED在還沒有市場的情況下就進入了價格洗牌的局面，這對整個產(chǎn)業(yè)來說是不利的，資金大頭的進入會加劇中小企業(yè)的衰亡。

　　這是一個危險的局面，一方面LED的技術(shù)發(fā)展將會停滯甚至于退化，另一方面成本的壓縮，或者說過多的關(guān)注成本無法保證最終產(chǎn)品特質(zhì)，將很大的程度上不能展示LED的優(yōu)勢。因此我斗膽，認為此時的LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向錯了。

　　現(xiàn)在的LED產(chǎn)業(yè)為了打開民用市場，多是將LED燈具設(shè)計成可替換方式，即直接替換現(xiàn)有的燈具。但是在燈具發(fā)展的過程中，除了緊湊型燈管直接替換白熾燈以外，鮮有直接替換的模式，像T8、吸頂燈幾乎是熒光燈的專利，而吊燈依舊是鎢絲燈的天下，LED為什么一定要走替換的道路？

　　現(xiàn)有的替換燈具這種設(shè)計方式有什么缺點？

　　1.散熱

　　LED的耐熱很差是人所共知的，必然會帶來燈芯壽命的問題。現(xiàn)有的LED燈的設(shè)計往往散熱難以達到要求，在一個散熱要求非?？量痰念I(lǐng)域，卻使用十分低劣的被動散熱方式，而且多是風(fēng)冷，甚至是封閉式的風(fēng)冷。像一些燈具在驅(qū)動板和鋁散熱片之間要加塑料套管以增加絕緣的可靠性，還需要灌散熱硅膠以提高散熱能力。而T8的燈管燈管還是封閉的，燈芯只能依靠空氣對流傳熱到燈管背面的鋁管上進行散熱。一般這類燈的內(nèi)部溫度都會有七八十度。并且要是兼顧散熱，重量又是問題；兼顧重量，散熱難以保證，這在現(xiàn)有設(shè)計中是兩難的選擇，尚沒有可行的標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.壽命

　　LED燈芯壽命隨溫度的升高而呈指數(shù)降低；電解電容溫度每升高十度壽命降低一半；MOS溫度升高，內(nèi)阻增加，損耗增加，溫度又會升高(恒流模式)，最終燒毀。當(dāng)然，國內(nèi)的廠商沒有給出具體LED燈具的壽命，宣傳的時候只是提到LED燈芯壽命十萬小時，但是LED的壽命瓶頸在系統(tǒng)驅(qū)動板，往往LED燈芯沒有損壞，系統(tǒng)驅(qū)動已經(jīng)掛掉了。

　　另外LED的光衰是非常嚴重的，所以燈具的壽命應(yīng)該也要考慮視覺感受，就是經(jīng)過多長時間燈具的亮度降低到視覺上覺得暗的程度，可以認為壽命到了，客戶就會考慮更換燈具，這個壽命是廠商都沒有給出來(或者沒有辦法給出)，但這非常重要。

　　再而言之，現(xiàn)有的LED家用照明多數(shù)受體積限制，防護方面很難做的很好，在電壓波動較大，干擾嚴重的區(qū)域，現(xiàn)有的低功率的設(shè)計是一個考驗。

　　而最重要的是，LED的壽命和公司的壽命是否成正比，假若宣傳10年的LED燈具2年就壞了，而半年前這家公司已經(jīng)關(guān)門大吉，用戶是否會去冒這個風(fēng)險？

　　3.重量

　　螺旋類接口的燈具中，熒光燈的重量只有LED燈具的數(shù)分之一，由于沒有了散熱片的問題，熒光燈的重量對燈座來說可以忽略不計，但是LED的重量對燈座是一個很嚴重的考驗，尤其是7.8W的螺旋接口LED燈，其重量是很危險的，這一點又有哪個商家考慮了？

　　4.價格

　　一般的LED驅(qū)動板在70度的溫度下可能壽命僅5年(家用)，遠沒有達到LED燈芯10年的“概念”。所以相對比同等亮度的熒光燈來說，即便熒光燈只有1年的壽命，1W1元的熒光燈要遠遠比1W10元的LED劃算得多。尤其是LED燈具損壞往往燈芯沒壞，卻要整個燈更換。算一算因為十分之一的驅(qū)動板卻要丟棄剩下十分之九的燈(燈芯和散熱片占了整個燈具絕大部分的成本)，如果每一個廠商都沒有做好回收再利用的話，客戶是不會喜歡這樣的產(chǎn)品的。

　　5.效率

　　也許有人會很奇怪，LED是節(jié)能產(chǎn)品，為什么要考慮效率的問題？我在這里提到兩點，一個是PF值，一個是系統(tǒng)效率。由于現(xiàn)有的LED設(shè)計多數(shù)都是低功率的，受成本的壓力均采用被動PFC(填谷式)，PF可能最高90，遠遠小于主動PFC動輒99的效率，對國家而言用LED取代發(fā)光效率非常接近的熒光燈是個壓力。

　　由于LED的燈具現(xiàn)有的設(shè)計(除了路燈之外)多數(shù)都是小功率的，像是4.8W，7.2W等，器件的損耗占了很大的比例，隔離方式的必然很低，為了提高效率而采用非隔離方式不但要在安全上做很好的設(shè)計，而且效率也僅僅在80左右，很不理想。并且，現(xiàn)有的LED生產(chǎn)廠商到底LED的光照度做到了多少，都沒有提供準(zhǔn)確的數(shù)值，往往發(fā)光亮度遠遠小于標(biāo)稱值。

　　6.光感

　　光感，就是人眼對LED發(fā)光的視感——視覺感受。因為LED燈作為一個照明的產(chǎn)品，其視感是非常重要的。LED一個優(yōu)勢是光譜純凈，但是這在視覺上面卻是一個非常嚴重的劣勢。人的眼睛是不能長時間觀測一個單色譜的光源，尤其是發(fā)育期的嬰幼兒、兒童等，市場上推出的純冷白光的兒童護眼燈是不合適的，即便是不閃的，在這方面暖色調(diào)的全光譜的白熾燈才是相對最合適的(以太陽光為參考，不可否認，太陽光才是生命最需要的)(如果大家有了解LED植物生長燈的，就應(yīng)該考慮一下既然植物生長都需要調(diào)制的光源，人眼更需要)。當(dāng)然，LED可以調(diào)制，但是比較麻煩，比較專業(yè)，需要理論和大量的調(diào)研數(shù)據(jù)支持，是很多均光材料廠商或者LED光源廠商抑或是方案供應(yīng)商難以實現(xiàn)的。

　　LED是點光源，所以一般LED的燈具顆粒感都比較明顯，并且其發(fā)光位置比較集中，目視燈具的時候會有刺痛感，這種感覺在其他光源中一般只有大功率的才會出現(xiàn)。所以LED需要在均光上面做更好的設(shè)計，以實現(xiàn)在保證亮度的情況下，將點光源盡量擴展成面光源，提高眼睛的舒適度。

　　再有就是很多產(chǎn)品都會做LED調(diào)光設(shè)計，以節(jié)約能源，且不說低功率的時候效率的問題，由于線圈中的電流的存在，會導(dǎo)致調(diào)光設(shè)計中灰階變化不連續(xù)，也就是說按比例調(diào)節(jié)的過程中，LED的亮度會慢慢變亮再突然變亮，視感很不舒服，調(diào)光技術(shù)還是需要開發(fā)。

　　從這幾方面說，LED燈具的設(shè)計還需要進一步的開發(fā)。

　　LED有什么優(yōu)勢？除了光效率高，節(jié)能，無污染之外還有一個非常特別而常常被忽略的優(yōu)勢——低電壓驅(qū)動。之所以提到這一點，是LED可以作為低電壓的安全照明來使用，將電源和燈芯，高壓的部分就不會和用戶直接接觸，而避免一些安全問題的出現(xiàn)，例如現(xiàn)有的燈具在破損的時候更換而出現(xiàn)的安全問題。但是現(xiàn)有的很多LED設(shè)計采用非隔離模式以提高效率，使得燈頭依舊是高壓，十分的不安全。

　　相比較現(xiàn)有的LED家用照明電源和燈芯放在一起的設(shè)計，更傾向于路燈上開關(guān)電源+恒流模塊+燈芯的分離式設(shè)計。使用開關(guān)電源可以保證PF和效率，而且在防護方面可以輕易做得非常好。

　　若是所有的4.8W的光源全部采用一個開關(guān)電源供電，首先正常運作的時候PF、效率都可以保證的，即便是加上線上的損耗(使用23號線過1A電流，大約損耗0.7W/10m)這遠遠低于4.8W的現(xiàn)有設(shè)計的損耗(0.3A14V，效率約80，損耗近1.5W)。簡單地說，將家里面能用到的所有LED小功率的燈具全部使用一個開關(guān)電源，用銅線將低壓直流電送到燈芯上面，即便考慮走線的長度帶來的損耗，也遠比現(xiàn)有的方案經(jīng)濟。

　　散熱上面如果可以采用CPU上面使用的主動散熱設(shè)計，效果絕對是滿足要求的，要知道CPU對溫度比LED燈芯更敏感。單獨為LED開發(fā)散熱片模具的費用就是問題，還不保證公司是否具備散熱設(shè)計的專業(yè)資格，而使用CPU的散熱器則相對好得多，當(dāng)然樣式上不是那么的正式。在淘寶上面有一家DIY模式的店鋪，50WLED的用了CPU的風(fēng)扇。

　　這樣來說，效率和散熱的問題都可以得到很好的解決，不但解決了壽命的影響，更換起來也十分方便，LED燈芯亦是工作在安全電壓之下，即便直接觸摸也不會產(chǎn)生危險，也許是一個可行的選擇？

　　LED是一個不閃的光源，為了節(jié)能非得要閃，雖然對眼睛好不好沒有定論，但是畢竟是丟西瓜撿芝麻。可以采用8421這樣的比例直接用開關(guān)控制多少個燈亮，倒是個調(diào)光的好選擇。

　　不過，現(xiàn)在的LED市場，單純依靠替換、模仿是走不出去的。電源的設(shè)計可以學(xué)習(xí)，可以采用某某方案，但是替換式的燈具永遠不可能占據(jù)主流市場(除非有一個非常的優(yōu)勢，無論是光效還是價格，這點LED都不具備)。LED在替換式的設(shè)計中已經(jīng)走向了牛角尖，在還沒有打開市場的情況下，廠商又把原因歸結(jié)到價格因素，拼命地壓縮成本，實際上是錯誤的，熒光燈一個20元(緊湊型，使用MOSFET驅(qū)動，T8燈管約4元)，而相同亮度的白熾燈只要8角，這么大的價格差距熒光燈卻依舊占據(jù)了主流市場，是因為熒光燈走出了與白熾燈不一樣的，更方便的、獨有的結(jié)構(gòu)，如果當(dāng)初熒光燈只想到完全替換白熾燈，沒有U燈管，T8等燈管的樣式，相信熒光燈依舊會是慘淡經(jīng)營。所以LED并不依賴于成本而生存，而需要一個公司能夠有新的LED凸顯優(yōu)勢的產(chǎn)品，該公司必須懂得LED的特性和客戶的需求，這樣的公司很少。在現(xiàn)有的盲目競爭的狀態(tài)下，眾多企業(yè)蜂擁而上，全部都是相同的架構(gòu)，相同的外觀，LED燈具到底該如何設(shè)計，卻少有人真正去考慮這一點。

　　所以，在這種市場狀態(tài)下，開發(fā)出透光度更高，均光效果更好的材料也許是眾多公司的一個不錯的選擇方向。