创新技术之360度LED灯丝球泡灯别说你还不知道-电源网

钨丝白炽灯行将被取消，很多人留恋用了100多年的白炽灯，LED照明灯终将取代钨丝白炽灯，这是现代科技发展的必然趋势。如今LED照明灯的节能、省电、无污染、高环保是路人皆知的了。可是因为LED照明灯的生产成本居高不下，目前LED照明灯的零售价格还难以使LED照明灯具走进千家万户;目前使用低压LED灯珠做光源的LED照明灯具散热瓶颈还没有完美的解决方案。唯有依靠LED照明灯具的系统技术革命、技术创新才能有所突破，才能创造新一代更合理、更有性价比的LED照明灯具，为全社会的平民百姓能享用。

很多人希望LED灯能做得像钨丝白炽灯那样轻巧，360?全发光。这在目前低压LED灯珠为光源的LED照明灯具中还很难实现。改革LED灯珠的形状，进行创新设计正是希望之路。

图1 LED灯珠板的散热

LED光源封装技术创新

对LED光源封装技术进行创新设计是LED照明灯具走向新生的关键。目前的LED灯具大多采用低工作电压(VF=3.2V)、大电流(IF=200-700mA)的低压LED灯珠(LVLED)。LED灯珠工作时只有30%的电能转换成光能，70%的电能转换成热能，因此如果LED灯具的散热做得不好，大量热量聚积使灯腔始终处在高温环境，开关恒流电源的电解电容器中的电解液就会因高温而枯竭，导致失效；LED灯珠因长期处在高温环境中而发生早衰。

HVLED(高压LED)灯珠技术的诞生给室内LED照明灯具带来了新的生机、新的理念、新的设计思路。由此会诞生很多奇思妙想的LED照明新产品、新灯具。HVLED的最大特点是高电压(VF=50-280VDC)、小电流(IF=20-60mA)，与同样功率的 LVLED灯板相比较，它的发热要低很多。HVLED是将N颗低压LED管芯在封装时串联成高压的模块，它的应用也是十分的方便。

LED管芯的封装从单芯封装到N颗管芯的集合封装，如COB、COF等等，又从少串多并的低压LED模块转向多串少并、多芯封装的HVLED模块。LED光源的封装技术正在不断创新之中。

从应用技术的角度来看COB的LED光源板，它的中心LED管芯还是有导热困难、散热不畅的毛病，LED热量会在COB的中心聚集，因此，这种LED灯用久了，中心的LED管芯先发生光衰。多芯封装的HVLED在同样功率的灯板上可采用N颗均布技术，每颗HVLED的热量迅速被铝基板传导散发，HVLED在小电流下工作，本身的发热就低多了。这二种LED灯珠板的散热状况如图1所的描述。

图2 ELC管芯的LED灯丝柱

技术创新的LED灯丝柱封装技术

技术创新的LED灯丝柱封装技术是基于HVLED的理念而发展起来的。将N颗小功率的LED管芯串联封装在玻璃基板上，成为不同于以往的新封装。台湾晶元最早提出LED灯丝新概念，将N颗ELC的LED管芯封装在玻璃柱的基板上，用金线将它们串联成高压的HVLED模组，间隔反光镜，用黄色荧光粉涂覆外裹。图2表示ELC管芯的LED灯丝柱的结构。

大陆LED工程师的创新设计是将N颗小功率的LED管芯直接封装在玻璃柱基板上。比如将 28颗每颗0.02W的1016 LED管芯封装在长38mm、直径1.5-1.6mm的玻璃柱基板上，采用金线串联。这个LED灯丝柱的VF=3.2X28=89.6V、 IF=10mA。LED灯丝柱的最大特点是360度全角度发光，采用高电压(75-90VDC)、小电流(10-15mA)驱动工作状态;采用高品质的 LED管芯可以生产高亮度(75-95lm)、高光效(120-130lm/W)、高显色指数(90-95Ra)、高可靠性的LED灯丝柱;对蓝色和红色的LED管芯按不同的比例混搭可以生产不同色温(2870-6020K)的LED灯丝柱。高压LED灯丝柱的结构如图3所示，在玻璃柱基板上封装LED的蓝色+红色管芯，按预先设定规则排列，两端设置引出电极，金线串联后，喷涂黄色或黄绿色的荧光粉，全体外裹。通电试验时要注意高电压的防护。这类LED灯丝柱是工作在10-15mA的小电流、小功率状态，整个LED灯丝柱处于悬空全面接触空气中，散热畅通，发热很低，基本不烫。

图3 高压LED灯丝柱的结构

LED灯丝球泡灯

利用LED灯丝柱来设计各种中小功率的LED球泡灯是非常容易的。以蜡烛灯为例，二根LED灯丝柱串联就可设计成360?发光的1.8W蜡烛灯，发光亮度可相当于8-10W的白炽灯(图4)。二串二并四根LED灯丝柱就可设计成360?发光的3.6W球泡灯灯，发光亮度相当于22W的白炽灯(图5)。

图4 LED灯丝柱与蜡烛灯

图5 360o发光的3.6W球泡灯

任何白炽灯厂都可利用现有技术和流水线生产LED灯丝球泡灯，利用白炽灯原有的玻璃支架设计LED灯丝柱的连接(图4);利用白炽灯的透光过率高的特种玻璃，和自动吹玻璃球泡生产技术，设计生产酷似白炽灯的球泡罩，由此可以生产性价比好的LED灯丝球泡灯，和颇受在欧美市场青睐、利润较好的新一代玻璃装饰灯具。

LED灯丝灯泡的设计技术

LED灯丝灯泡的设计技术包括LED灯丝柱的设计、驱动电源的设计、玻璃泡的造型设计。LED灯丝柱由LED封装厂专业设计生产，传统白炽灯厂不适宜再投资去做LED封装;白炽灯厂如有电子工程师时可以自行设计、生产驱动电源，驱动电源芯片公司一般会提供适用的、可用于生产的多种电源方案;早期可购买现成的驱动电源，以降低初期生产的风险。

LED灯丝灯泡的系统结构如图6所示，由LED灯丝柱、驱动电源、玻璃灯柱支架、玻璃泡、标准灯头五金件几部分组成，都是低成本的器件，可以生产大众照明需要的平价LED照明灯具。如1.8W的LED灯丝蜡烛灯，BOM成本在RMB10元以下;3.6W的LED灯丝球泡灯，BOM成本在RMB15元以下。

图6 LED灯丝灯泡的系统结构

驱动电源的选择

LED光源必须用恒定直流电流来驱动，才能稳定发光而无闪烁。驱动电源的选择，建议选用非隔离开关恒流源，它的优点是效率高，PF也不错，芯片集成度高，应用电路简洁。如BP2831/2832，功能集成度高，内置MOSFET ，具有较高PF值，应用电路十分简单，周边的原器件数量只有14个，可靠性较高，具有优异的线性调整率，负载调整率，能通过传导及辐射，PCB板的面积 Φ25mm，整个电源成本在RMB2.50元以下(图7)。