使用LED技术解决改造产品开发问题

改装灯的设计者面临着几个照明挑战，这些挑战集中在尺寸，发光效率（流明/瓦），散热问题和成本要求上。因此，LED元件制造商不断开发新的封装类型和技术，以提供更好的光提取和更高的转换效率，这也有助于降低成本。

LED照明设备制造商的背光增长减少，推动了照明市场的增长机会根据市场研究公司IHS的数据，预计2013年出货的186亿盏灯中只有2.8％或5.2亿盏灯使用LED技术。因此，供应商有很大的动力来解决改造产品开发问题。总体而言，IHS预计LED照明需求将在未来五年内带动25亿美元的收入增长。特别是在消费改造灯市场，其中一个障碍一直是灯具的成本，Paul Scheidt表示， Cree Inc.的产品营销经理该公司的信息是低成本LED，而不牺牲质量作为实现成本目标的一种方式。 “你需要一盏看起来和表现得像正在更换的产品的灯，”Scheidt说。 “你不能指望人们降低他们的照明体验，并为此付出更多。”“这是一个挑战，”Scheidt补充道。 “从技术上讲，如何在不牺牲整个系统中灯泡的外观或性能的情况下继续降低系统成本？”

市场上的一些大型厂商，包括Cree和Philips Lumileds，已经制造出来了在开发针对包括MR16和PAR样式的改型灯的LED方面取得了一些进展。许多设计，包括Cree和飞利浦的一些设计，都集中在更小的封装，更好的荧光粉和新方法的组合上，以实现更低的成本和更高的性能。例如，Cree指出他们的SC3技术平台提供性能和成本。 LED技术平台采用碳化硅LED改善光提取，新型荧光粉可提高转换效率，新型封装可提供更好的光提取和低热阻。技术开发背后的关键驱动因素最初是在两年前推出的，它将以前任何一种LED的流明加倍。推出旨在提供相同性能和高可靠性的灯，但价格低得多。

Scheidt解释说，SC3技术是关于优化三大系统：LED芯片，LED封装和荧光粉，以及对新产品和现有产品的改进。 “这真的说明了在不牺牲质量的情况下降低光成本的主要挑战，”Scheidt说。 “为了减少收入并减少收入非常容易，但以较低的价格获得相同或更好的性能是游戏的名称。”

在过去两年中，Cree采用了许多首次引入XLamp XT-E产品的创新，并将其应用于其他产品，包括XLamp XP-G LED，它常用于制造PAR（定向）和MR16型灯。该公司采用SC2第二代技术将该部件的性能提升了约15％，每瓦特流明更高。

Cree最新的使用增强型SC3技术的产品之一是XLamp XP-G2 LED，它提供了与现有系列相比，亮度提高7％，提供高光输出和高效率。更高的性能还使得在照明设计中使用更少的LED以降低总成本。 Cree表示，这意味着更少的光学元件，更小的印刷电路板（PCB）和更少的处理。

XP-G2 LED在350 mA，85°C或每瓦155流明时可提供高达142流明/瓦的功率。 350 mA，25°C，暖白色（3，000K）。该系列产品可用于各种应用，包括PAR替换灯和手电筒，以及街道和区域照明。

Cree报告称它具有6000小时的LM-80长期测试数据用于XP-G2 LED 。它提供的TM-21报告L85寿命大于36，000小时，即使在最大电流为1，500 mA时，四年后光损失也会降低15％。该公司现在为XP-G2的前身XLamp XP-G LED提供超过12，000小时的LM-80数据。它提供TM-21报告的L95寿命大于70，000小时，或8年，表明XLamp XP封装的长期可靠性。

另一个Cree的PAR型灯的重大创新是其CXA系列的扩展具有高密度（HD）版本的板上芯片（COB）LED阵列，旨在取代定向应用中的陶瓷金属卤化物。据称，HD LED阵列系列与之前的阵列相比，聚光灯的系统强度增加了一倍。第一款高清阵列CXA1520 LED（图1）提供与39 W陶瓷金属卤化物（CMH）相同的强度和光质量，功率降低50％。这意味着它可以从非常小的光源提供大量光线，从而降低系统成本。

图1：CXA1520高密度（HD）LED阵列提供相同的强度和光质量为39 W陶瓷金属卤化物（CMH），功率降低50％（Cree提供）。

“这不仅仅是关于流明，而是能够在很小的空间内打包流明，所以你可以很好地控制光线。这是一个挑战，“Cree的Scheidt说2013年的新平台是Cree的XLamp XQ LED占位面积（图2），这是一个非常小的1.6 x 1.6 mm方形封装。它有两种款式：XQ-D和XQ-E。 XQ-D采用方形顶部，因此非常适用于改装灯，以帮助将光线散开，从而创造出更加全方位的光线模式。 XQ-E提供传统的圆形圆顶。它更像是一个定向LED，采用相同的小尺寸封装，更容易将更多LED封装到一个小型改装灯中。

图2：Cree XQ LED功能突破性的发光模式，将更多的光线引导到侧面，使照明设计师能够实现全方位设计（Cree提供）。

Philips Lumileds还致力于缩小封装尺寸，同时提高性能。一个很好的例子是该公司的LUXEON T LED系列，它采用小型封装，热阻低至每瓦3°C，同时在整个相关色温（CCT）范围内保持高显色性（CRI）2，700 K到5，000K。

基于他们的热测试和“免于Binning”创新，Philips Lumileds表示LUXEON T经过85°C的测试和指定，以确保在3步麦克亚当椭圆合并中实现严格色彩控制的性能。这使得设计人员能够实现高系统效率和灵活性，以减少设计中发射器的数量，同时不会影响整个CCT范围内的高CRI，从2，700K到5，000K。

LUXEON T可提供高达140流明/瓦的功率。 350 mA，85°C，中性白色，最小5，000K 80 CRI，3.7 x 3.7 mm封装。它具有高中心光束烛光功率和精确的光学控制，适用于MR16和PAR改装灯等定向应用所需的窄光束。

Philips Lumileds将LUXEON T LED的性能归功于公司外延生长的努力，提供领先的墙壁插头效率和热/冷系数（在工作条件下，而不是在测试条件下提供多少光），用于提高转换效率的新型荧光粉，以及实现低热阻和优化光提取的封装优化。这些LED有五种不同的CCT可供选择：2，700K，3，000K，3，500K，4，000K和5，000K，均以高CRI指定，最低为80。该系列还提供95典型CRI和红色渲染（R9）90，这使其适用于专业照明市场。

飞利浦Lumileds的另一个例子是LUXEON Z ES（图3）微型迷你无声LED该平台的通量密度小75％，设计师具有更大的设计灵活性和“最佳的白色一致性”，这得益于采用暖白色选项的1步麦克亚当椭圆，可在较小的占地面积内提供光学控制。与标准圆顶发射器相比，LED还具有高出10％到15％的颜色超过角度（CoA），可满足室内应用中更高的光质量要求，这使其适用于GU10，BR30和A19等灯具。

图3：Philips Lumileds的LUXEON Z ES提供微型，未加工的LED，可为定向光源应用提供精确的光学控制和色彩一致性（由Philips Lumileds提供）。

据说，未加工的设计可以实现更好的光学耦合，在更窄的光束角度下获得更大的亮度，并且比诸如MR16灯的定向光源中的其他LED解决方案具有更好的色彩一致性。此外，根据Philips Lumileds的说法，LED可提供一步式装箱，这是专业零售和酒店应用中卓越色彩感知所需的关键功能。

LUXEON Z和Z ES LED可用于各种CCT从2，700K到6，500K，具有5步，3步和1步MacAdam椭圆装箱选项。该公司表示，占地面积小意味着制造商可以使用小于25％的光学解决方案，同时提供与更大的圆顶解决方案相同的光质量。将提供不同的颜色，包括白色CCT，石灰，蓝色，磷光体转换的琥珀色和红色。

总之，照明制造商通常必须设计大约LED的尺寸。现在该产品的封装尺寸更小，并且价格更低，性能更高，它开辟了新的设计机会，包括新形状因素的可能性。