高效线性恒流源做出高性能的LED光引擎!

1.什么是光引擎?

光引擎就是把恒流源和光源做到同一块铝基板上，只要固定到散热器和焊两根电源线就变成灯具。

2.光引擎有哪些优点?

可以说推广光引擎的最大好处有以下几个方面。

-降低LED照明灯具厂家研发费用，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。

-推广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、禁销，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大量厂商之间的无序价格战。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。

-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，又如色温，显色指数，等也可以按需生产。而且在同样的光通量时还可能降低功耗，进一步节能。

-降低了成本

至少可以省去了恒流驱动源的模块，及其生产成本。实际上，由于采用COB LED，不但省去封装。生产还可以高度自动化，这就会大大降低生产成本。

3.开关恒流源不适合做成光引擎

因为开关电源的元件数目太多，做到铝基板上就会挡去很大一部分光线。而且因为元件数目多，焊接麻烦，发生故障的几率也高，可靠性降低!

4.普通线性恒流源虽然元件数很少但是效率太低

在220V时效率只有85%，市电电压越高，效率越低。现在市面上很多所谓“交流ACLED光引擎”和“去电源光引擎”都是采用了这种普通的线性恒流源。

5.低效恒流源集成到铝基板上会增加很多热量，使得其结温升高

以10WLED为例，恒流源效率85%，所以只有8.5W功率提供给LED点亮，LED本身发光效率只有40%，有60%(8.5x0.6=5.1W)都转换为热量。现在还要加上恒流源的1.5W的热量，使得铝基板上的热量增加了1.5/5.1=0.3，也就是增加了30%的热量。近似地说，LED的结温也会增高30%。

6.LED结温升高后，会降低发光效率，缩短寿命

LED的结温升高会导致内量子效率降低，从而使光效降低，荧光粉的发光效率也会随温升增高而降低。

任何一个设计得好的灯具，必须使得其在热稳定以后的结温为85度左右，这样可以保证其寿命(衰减至70%)在三万小时。

而至于光效的降低，有人做了一些实验，得出了接近线性降低的曲线。

从25度室温升高到85度的温度结温时其光效降低15%左右。通常我们把刚开始时的光效称为冷光效，温度稳定以后的光效称为热光效。

现在结温增加了30%，也就是达到110度，从这个曲线可以外推，得到这时候的光效大约是冷光效的75%，也就是降低了25%，或者比原来的热光效降低了10%。

而其寿命的降低也可以从Cree公司提供的寿命和结温关系曲线中得出：

我们可以看出，如果原来的结温是85度，那么寿命就是30,000小时;而如果结温升高到110度，那么寿命就连10,000小时也不到了。

7.埃菲莱公司发明了效率高达99%的线性恒流源

这种高效线性恒流源的实测效率如下图所示：

蓝色为恒流源本身的效率，红色为加上整流器以后的总效率，在175V-265V内效率不变。

它的温度稳定性也很好，当环境温度从35度增高到85度时，总效率不变。

而且，在采用这种高效率恒流源做成光引擎以后，它在输入交流电压改变时，输出的功率不变，流明数不变，光效不变。

这样稳定的性能是任何线性恒流源无法做到的!

8.用这种高效率恒流源做成的高光效光引擎

在2013年初把这种高效率恒流源做成了高光效光引擎，其外形照片如下：

把这个光引擎做成球泡灯以后送到国家电光源质量监督检验中心(上海)去检测，测得结果如下：功率：7.93W，流明数：1001.2，光效：126.3lm/W，色温：6121K，显色指数：84.5，如果去掉光罩0.9的透过率，那么光引擎本身的光效为140.3lm/W.

2015年埃菲莱公司已经做出功率为60W光效为145lm/W的D80H光引擎(左图)和160W光效为129lm/W的D80A光引擎(右图)

9.高效光引擎的十大优点

这种高效光引擎的优点可以归结如下十点：

1.把恒流源放到铝基板上，不会增加铝基板的热量，既不会降低光效，也不会缩短寿命。

2.去掉了电源模块，减小了空间，电源芯片也不需要带散热片的封装，甚至也可以不用封装，降低了成本。

3.恒流源的高效率，可将整灯光效(lm/W)提高至少10%左右

4.提高电源效率，也减小了10%能耗，进一步节能

5.减少了整灯的热量，如果采用同样的散热器，可以进一步降低LED结温，延长LED寿命

6.流源一共只有5个元件，提高了电源的可靠性

7.采用环形COB LED，也进一步改进了散热，提高了光效

8.因为是线性电源，整灯不存在电磁干扰EMI的问题

9.对外机械接口只有铝基板尺寸和三颗螺钉位置，甚至于还可以不用螺钉而采用导热胶来固定，电气接口只有两根220V电源线，很容易标准化

10.简化了生产过程，降低了生产成本，连同BOM成本的总成本降低30%左右。

所以只有采用这样高效率(99%)的线性恒流驱动源，才能够做成高性能的光引擎!

结束语

现在埃菲莱公司已经生产出了从10W到160W的各种功率的高光效光引擎，这些光引擎可以应用于从球泡灯、轨道灯、筒灯、到投光灯、路灯等各种类型的LED灯具里，可以说这种高光效LED光引擎的出现将会改变整个LED行业的格局。而且如果能够组织起来充分发挥这种高效率的光引擎的作用，使得所有LED都能采用这种高效率的光引擎，那么又可以对节能减排提供极其惊人的节能效果。中国的照明用电量为总用电量的14.5%，2014年总发电量为56496亿度电，即照明用电量为8191.9亿度电。采用埃菲莱的光引擎以后至少可以节约10%的能量，也就是819.2亿度电，而三峡发电站的年发电量为847亿度电，所以也就能够节约出一个三峡发电站来。而全球照明用电量占总用电量的19%，2014全球总发电量为238670亿度电，所以照明用电量为45350亿度电，采用埃菲莱的光引擎以后就可以节约4535亿度电，相当于5个三峡电站的发电量。