无电解电容LED光引擎的优劣势分析

一、LED 光引擎的定义

有人把它定义为“LED 光引擎(light engine)是指包含LED封装(组件)或LED数组(模块)、LED驱动器、以及其它亮度、热学、机械和电气组件的整体组合。该装置要通过一个与LED灯具匹配的常规连接器直接连接到分支电路，该LED灯具 设计成不使用标准灯座。”这个定义看上去好像很完整，但是往往会使人困惑，因为它还包括了“其它亮度、热学、机械和电气组件”.

其实可以非常简单地给光引擎下一个定义：那就是凡是把LED光源和LED驱动电源结合为一个模块的就可以称为光引擎。更通俗一点的可以这样来说，凡是把恒流驱动源放到LED铝基板上去就成为光引擎。而如果把LED做成光引擎，它就也像白炽灯一样接上220V就可以亮(当然还需要有与其相配的散热器)。

二、LED光引擎的优势分析

拿LED球泡灯来说，需要统一的基本上就是光引擎和散热器的尺寸，具体涉及到定位螺钉孔和散热器的定位螺钉孔的尺寸位置。采用光引擎的优势主要表现在以下几个方面：

(1)LED光引擎可以大大加速LED灯具的推广

最近几年随着白炽灯的禁产，LED灯具即将迎来爆炸式的增长。LED灯具厂如雨后春笋般的大量涌出。这虽然是一种必然趋势，但是也带来了很多问题，尤其是表现在LED灯具的质量上的良莠不齐和各个厂商之间的无序的价格战。LED光引擎的出现可以在很大程度上解决这类问题。因为质量是由几家生产光引擎的大厂决定，价格也不可能有太大的出入。这就大大地减少了由无序竞争而引起的内耗。有助于LED灯具产业的高速发展。

(2)LED光引擎提升了LED灯具的整体性能

例如提高了整体光效(lm/W)，这里是指包括电源效率在内的整体光效，当然对于整灯来说也还应当包括灯罩的透光率(不过这不是由生产光引擎的公司负责，而是由生产散热器的公司负责)。也可以提高色温，显色指数等指标。

(3)LED 光引擎缩短产品生产周期

因为所有LED灯具的光学和电气指标都由光引擎生产厂家制定了。甚至还推荐了相应的散热器。灯具厂家只要把光引擎安装到散热器里面去就可以了。灯具厂商甚至不需要经验丰富的光学、电子工程师，也不需要购买昂贵的光学和电子仪器设备。换句话说，光引擎可以大大降低LED灯具厂的准入门限，但却不会因此而降低LED灯具的产品质量。当然这要求光引擎的生产厂家本身就要有极高的水平才行。

(4)LED光引擎降低了成本

目前来说，最简单而最重要的就是用于LED球泡灯的光引擎。由于采用光引擎至少可以省去了恒流驱动源的印制板，及其生产成本。

三、LED光引擎的劣势分析

还拿LED球泡灯来说，如果要做成光引擎就必须把它的电源板和LED板合成为一块板，可以看出其难度是很大的。采用光引擎的劣势主要有：

1) 开关电源不适合做LED光引擎

开关电源虽然性能比较好，效率也比较高，但是最大的缺点就是元件数目非常多，要和LED灯板集成在一起有很大难度。有人就曾经试图这样做，其结果是非常拥挤。

从上图可以看到，整个开关电源几乎占据了70%以上的面积，而把LED的空间减到最小。这种结构显然是不可行的，因为它不但减小了LED的发光面积，也挡去一部分光线。而且最大的问题是减小了LED的散热面积。图中看来可能是5个1W的LED.如果要做成9W或10W的球泡灯更是完全不可能实现的了。

2) 线性电源可以减少元件数但效率过低

为了减少元件数，最简单的方法是改用线性电源，通常线性电源只有5-6个元件，这样就可以大大减小所占用的面积。目前市面上的光引擎大多数都是采用无电解电容的线性恒流源，无电解电容方案是美国ExClara公司于2011年8月提出来的，以后有6-7家公司模仿他们的思路开发出类似的芯片。它的基本原理就是在输入交流电压波形的不同值时接入以不同恒流值驱动的LED串，以得到和交流整流以后半个正弦波形相匹配的电流波形，从而可以得到接近于1的功率因数。效率过低也主要通过以下几个点体现出。

● 效率低下，约为88%左右。

● LED不是直流驱动，而是时通时断，所以LED利用率低，最后一串LED的高脉冲电流也会影响其寿命。

● 整体发光效率要比有电解电容低15%左右。

● 电流波形接近半个正弦波，所以会有100Hz的闪烁。无法用于数码相机照相和安保系统中。

3)电源和灯板合并会引起严重的散热问题

采用普通的线性恒流源是不是一种可行的LED光引擎方案呢?不是如此。虽然它解决了占用空间的问题，但是除了上面已经提到的缺点以外还有一个不能忽略的缺点，那就是散热问题。虽然不管电源放在哪里，它的热量总归是要通过散热器散到空间，但是当电源和灯板放在一起的时候，电源所消耗的功率会变成热量而直接加到灯板上，就会增加灯板所需散去的热量，这就会增高LED的结温，降低其寿命。而且线性恒流源最大的缺点就是效率极其低下。所以这是一个极为严重的问题。