解析技术创新的360度LED灯丝球泡灯

　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）。

图7  BP2831非隔离驱动电源

　　小结

　　上海一公司在常州举办的《颠覆 归零 LED照明行业发展趋势高端论坛》，来自全国各地的200多家灯具销售渠道商参加，渠道商对颇具性价比的多种LED灯丝球泡灯的热情高涨，每人一袋的样品灯还喊不够？老百姓是否真的能喜欢LED灯丝球泡灯？还需接受国内外市场的检验，零售价格可能是关键。

　　LED灯丝球泡灯，它真的具有很浓的白炽灯的味道！营造温馨气氛少不了！

　　LED灯丝球泡灯也是现代LED照明灯具百花园中一支馨香的奇皅，也符合一部分怀念白炽灯人群的需求，它一定会占领一部分市场。对于做了几十年白炽灯的生产厂商无疑是一次再次握有优势的投入LED照明行业的机会！把握机会就会使是自已的命运、自已的产业再次辉煌！