基于SC5技术的降低LED照明系统成本

任何照明系统设计师面临的两个最大问题是设计复杂性和成本。它们也是采用LED照明的最大障碍。幸运的是，LED制造商正在以多种新方式解决这两个问题：他们正在寻求更好的散热，开发板上芯片（COB）设计以及改善光输出。此外，供应商通过开发新的架构和设计实现了性能和成本突破，这些架构和设计可以提供许多有用的功能，例如增强光输出，减少空间，降低成本和降低设计复杂性。

两个例子其中包括Cree的新SC5技术平台，它将高功率LED的光输出提高了一倍，大大降低了成本，飞利浦Lumileds的LUXEON CoB系列最近增加了LUXEON CoB 1202，据称可以提供领先的中心光束蜡烛紧凑阵列中的功率（CBCP）。该公司采用CrispWhite技术的LUXEON CoB阵列被称为零售筒灯和聚光灯的“改变游戏规则”。然而，并非所有关于美学。 LUXEON CoB阵列降低了灯具设计的成本，降低了对散热器的要求。

LED行业发生的重大变化之一是一些LED制造商转向专注于其他组件，如散热器，光学器件和LED照明系统中的印刷电路板（PCB），以降低总系统成本。这种方法的最大支持者之一是Cree公司。“LED照明界仍然普遍认识到，历史真相是LED曾经是系统中最昂贵的部分，所以谁能买到最便宜的LED呢？最便宜的系统，“Cree LED组件产品营销负责人Paul Scheidt说。 “三四年前曾经如此，但LED的成本已降至LED不再是系统中最昂贵的部分。”

“你的LED不是现在，系统中的其他部件不会影响您的系统成本，“Scheidt说。 “大多数人为散热器或PCB支付的费用高于LED，所以你必须看看LED的设计如何影响你需要多少PCB，散热器和光学器件，因为那些是真正推动它的东西。系统成本。“

这种方法是Cree SC5技术背后的一部分。 “突破并不是说我们制造了更便宜的LED。我们已经采用了LED现在的价位和性能，并为LED带来了很多改进，“Scheidt补充道。

第一个改进集中在光输出和尺寸上。 “如果我们可以将更多的光线放入更小的空间，这意味着您不需要像其他LED一样多的底盘，PCB和光学器件。如果您想降低系统成本，那么让我们降低不亮的东西的成本。 PCB不会发光，驱动器不会发光，光学器件也不会发光。如果使用较少的产品，可以降低系统成本。“

”这都是为了降低成本。 Scheidt评论说，价格越低，采用LED照明的速度就越快。

另一个重要因素是可靠性。 “一个可以运行得更热的LED意味着你需要的散热器比另一个必须运行温度更低的LED更少。它与任何其他功率半导体没有什么不同，“Scheidt说。

Cree最近推出了下一代SC5技术平台，可将光输出增加一倍，据说可显着降低系统成本。 Scheidt解释说，在重新定义用于照明的高功率LED时，基于SC5技术的一系列新系列中的第一个是极高功率（XHP）LED，可在大多数照明应用中将系统成本降低高达40％。

新的Cree XHP零件可以运行更热，并且仍然可以延长使用寿命。据该公司称，由于工作温度较高，XHP部件可使散热器成本节省高达60％（图1）。对于具有与新XHP相同光输出量的上一代LED，Cree在相同条件下能够将寿命提高几乎两倍，这相当于L90的使用寿命为50,000小时，这仅仅降低了10％从最初的条件。

图1：Cree XLamp XHP LED的较高工作温度可使散热器成本节省高达60％。 （由Cree提供）

与以前相同尺寸的LED相比，新型XLamp XHP50和XHP70 LED提供两倍的流明输出，并提高了可靠性。通过解决热，机械和光学元件如何影响照明系统的总成本而被描述为游戏规则改变者，XHP LED允许照明制造商通过使用更少，更可靠的LED来显着减小其照明系统设计的尺寸和成本实现相同的亮度。

这意味着XHP LED需要更少的光学元件，更小的PCB，更小的外壳和更少的处理（图2）。此外，即使在比以前的LED技术更高的工作温度和电流下，它们也可以实现更长的使用寿命，这意味着照明制造商可以在不影响额定寿命的情况下减小散热器的尺寸和成本。

图2：Cree的XHP LED在更小的封装中具有更高的光输出，可以使用更小的PCB，TIR反射器和漫射器光学器件。 （由Cree提供）

这些进步是通过SC5平台实现的，该平台由碳化硅技术和外延结构的改进，芯片架构以及针对最佳热学和光学性能优化的先进光转换系统组成。 。

以下是规格：XLamp XHP50 LED采用5.0 x 5.0 mm封装，19瓦时可提供高达2546流明的亮度，而XHP70可提供高达4022流明，32瓦，7.0 x 7.0 mm包。在最大电流下，XHP50提供两倍于业界最亮的单芯片LED（XLamp XM-L2 LED）的光输出，具有类似的每瓦流明，并且不会增加封装尺寸。 XHP50设计用于即使在高温和高电流下也能保持L90的使用寿命超过50,000小时。

由于光转换过程的改进，Cree还减少了LED到LED的颜色变化，并提供XHP LED 2步和3步EasyWhitebins适用于3500 K至2700 K的80和90色撕裂指数（CRI）。此外，新封装允许制造商通过电路板上的焊盘设计从同一LED中选择6 V或12 V配置。

同样，Philips Lumileds也会考虑总成本问题作为推动LED采用的一部分。 Philips Lumileds的产品线总监Eric Senders表示：“我们正试图进一步研究LED，以帮助客户通过光学器件和驱动器提供更低的热阻来帮助客户制造更便宜的系统。”

Lumileds努力的一个很好的例子是LUXEON CoB阵列具有小型发光表面（LES），这使得它们易于设计，同时实现更便宜的设计。与Cree LED类似，LUXEON CoB阵列可实现更小，更便宜的反射器和更小的散热器。 Senders解释说，基于竞争分析与其他CoB LED相比，照明设计师可以通过LUXEON CoB LED节省高达30％的散热器成本，因为它具有较低的热阻。

此外，LUXEON CoB部件是由于其更坚固的MCPCB封装允许将部件直接拧在散热器上，因此更易于在应用中使用。相比之下，市场上使用陶瓷作为载体的其他CoB LED在处理零件时经常会出现裂缝，Senders表示。

标准化也有助于通过提供IC驱动器，光学器件和支架来降低成本标准尺寸的制造商适合CoB系列。 “如果这些零件供应量很大，那么价格就会下降，”Senders说，他补充说这不仅仅是关于成本，而是提供高质量的光。

飞利浦Lumileds的轻质突破是针对零售筒灯和聚光灯。 CrispWhite技术（图3）使白色显得更加鲜艳明亮，色彩饱和。 Lumileds能够通过在光谱中添加第二个蓝色峰（~410 nm）来增强白色感知并保持高CRI。根据Lumileds的说法，CrispWhite光谱仅在含有活性荧光增白剂的材料中激活，其中包括所有织物，衣服和涂料。

图3：为了增强白度感知并保持高CRI，Lumileds在其CrispWhite技术的光谱（~410 nm）中增加了第二个蓝色。 （由Philips Lumileds提供）

此外，所有CrispWhite版本均可在Black Body Line（BBL）下方的3步MacAdam Ellipse中使用，因此适合替代陶瓷放电金属卤化物（ CDM）灯，传统上用于零售照明应用。为确保均匀的光学性能，所有LUXEON CoB LED均提供3步（80和90 CRI）以及5步（70 CRI）麦克亚当椭圆。

此外，LUXEON CoB采用CrispWhite技术（图4）采用多流明封装，MR16和PAR灯具有800流明，高达7000流明可替代70 W和100 W CDM解决方案。 Senders表示，CoB范围内的流明值代表传统的照明流明封装，例如35瓦和75瓦的CDM灯。

图4 ：CrispWhite解决方案与标准90 CRI。 （由Philips Lumileds提供）

CoB系列还提供非常广泛的色温组合，以帮助满足极低CCT/CRI组合的需求，特别是在酒店业，使用通常在这些应用中变暗的卤素灯或白炽灯，Senders说。/p>

“当你调暗灯丝时，通常在2700 K的色温下降到大约2200 K.当CoB LED或LED变暗时，色温仍然是2700 K而且LED不能因为它没有提供与今天使用的老式照明相同的效果，“他说。”

因此，Lumileds推出色温为2200 K和80和90 CRI，以实现Senders说，酒店和酒店市场采用LED。 Lumileds预计将继续扩展针对特定应用的CoB LED系列。

另一个例子是为聚光灯和定向灯开发的LUXEON CoB 1202。该系列还提供CrispWhite技术。 CoB 1202s采用行业领先的中心束烛光功率（CBCP），在65,000坎德拉处以10˚光束角度，以6.5 mm LES封装产生光输出，该封装以前只有9 mm阵列。此外，LUXEON CoB产品，包括最新的1202产品，可提供2200 K版本。

Philips Lumileds还为工业和户外应用提供更高流明的封装。 LUXEON CoB 1211可替代70 W和100 W等效CDM灯。 LUXEON CoB 1211的效率为100-130 lm/W，具体取决于灯具的色温和CRI。在发光表面（LES）为19 mm时，LED在70 CRI下实现了超过10,000 lm和100 lm/W的冷白输出。