中功率LED提供更有成效照明解决方案

整个产品和制造基础设施建立于本十年初，以满足电视制造商对LED背光的需求。电视制造商受到消费者的极大价格压力，并要求LED制造商提出廉价的背光解决方案。 为了支持新兴的LED电视领域，LED制造商将制造能力提高了一倍多，并为用于安装背光LED的塑料封装增加了类似水平的支持。事实证明，LED电视制造商并不需要像预期的那样多的廉价LED，导致严重的行业产能过剩。面对大量产品，LED制造商向照明制造商推广了“中功率”塑料封装LED。

这些公司认为，他们的中功率封装为普通照明设计师提供了比传统照明主流照明的高端设备更便宜的选择。但是，与大多数电子元件一样，有一些权衡取舍价格和耐用性之间。在用于照明的LED通常经历的高温下，降低设备成本的非常塑料的包装也是降解的来源。这种退化可能导致流明维持率降低，导致LED寿命缩短和色度偏移。为了解决这些问题，一家大型制造商正在推出基于陶瓷基板的中功率LED。

本文概述了中功率LED领域，以及来自领先LED供应商的塑料和陶瓷封装器件的示例。具有成本效益的照明解决方案

行业产能过剩促使中功率LED制造商推广用于中低成本普通照明应用的设备。这些器件对于这一目标市场来说是一个不错的选择，因为中功率器件在几年前的高功率LED的亮度和光质量方面与输出相匹配，但价格却低得多。虽然没有中等功率的行业定义（因为它本质上是一个移动目标），但现代设备通常具有30至150 mA的输入电流，30至110流明的发光度，以及高达130 lm/W的效率。 》 Philips Lumileds为这个市场提供LUXEON 3535L系列。该LED使用高温塑料基板，产生37流明（电流100毫安，正向电压3.05伏），功效为121流明/瓦。同样，首尔半导体提供其来自Acrich系列的3030中功率LED。该芯片的功率为113 lm（100 mA，6.3 V），功率为116 lm/W，售价为0.29美元（1，000单位）。

Cree还提供各种中功率LED，包括XLamp MX-3S系列，一个104 lm（115 mA，10.7 V）LED，功效为85 lm/W（图1）。

图1：Cree提供各种中功率LED，包括此处显示的XLamp MX-3S。

中功率LED通常包含聚邻苯二甲酰胺（PPA）塑料基板，均支持皇家蓝色LED芯片和钇铝石榴石（YAG）荧光粉（结合发出“白色”光）并有助于引导发射的光子形成光束。 （图2显示了首尔半导体3030 Acrich LED的横截面。）

图2：首尔半导体塑料封装的3030中功率LED的横截面。功率LED是一种经过验证的通用照明应用设计解决方案，这些塑料封装芯片在价格和寿命之间存在一定的平衡。

虽然PPA设计用于承受高温（它是一种常用的热塑性树脂）对于高温汽车应用中的电连接器外壳，例如在引擎盖下，灯具内的环境条件可以将材料推向极限。

当PPA是新的时，它形成明亮的白色表面，其从封装腔的侧壁很好地反射发射的光子（除了直接从LED管芯通过磷光体传播的光子）。然而，高温随时间的影响会导致白色表面变色和变暗。此外，从LED芯片发射的蓝色光子引起PPA表面的额外变色。随着时间的推移，侧壁会失去反射性并开始吸收光线，导致光亮度降低。

塑料包装的变色会对光线质量产生额外影响。光从LED芯片直接通过磷光体发射，并且从封装壁内部反射。直接通过磷光体逃逸的光子的“平均自由程”短于反射光子的“平均自由程”。因此，直接发射的光子的颜色比反射光更蓝（“更冷”）。然而，当PPA变色时，侧壁吸收更多的光，减少了发射的白光的“温暖”分量。结果是色度向光谱的冷端发生了显着的变化。 （参见TechZone文章“对白光LED色度的热效应。”）

这两种效应的组合可以导致中功率LED的“L70”寿命（光度降低到小于的时间）据领先的LED制造商Cree称，70％的新产品降至20，000小时。相比之下，高亮度LED的L70寿命通常在50，000到75，000小时范围内。

陶瓷基板用于中功率LED

用于构建高功率LED的陶瓷基板确保它们可以做到不会像塑料封装的中功率芯片那样遭受相同的流明折旧和色度偏移问题。这是因为陶瓷基板不用作反射表面;只有直接从LED芯片发出的光通过硅胶透镜从器件中逸出。 （图3显示了Philips Lumileds LUXEON Rebel大功率LED。）

图3：Philips Lumileds LUXEON Rebel大功率LED具有陶瓷基板，可通过硅胶透镜直接发光。最近市场上的一款新产品声称可以提供具有成本效益的中功率LED解决方案，而不会产生塑料基板的潜在缺点。该公司表示，其XLamp XH系列LED取代塑料封装，陶瓷基板通常采用更昂贵的高功率LED。因此，这款中功率LED不会受到塑料封装替代品的流明折旧的影响，并且提供了高端器件典型的L70寿命。

3 x 3 mm封装的XLamp XH-G LED可提供29 lm（65 mA，2.9 V），效率为154 lm/W.

中功率LED推动市场增长

分析师Strategies Unlimited分析，LED灯具在所有应用中的收入复合年增长率（CAGR） 2012年至2016年是18％。用于普通照明应用的中功率LED的可用性在很大程度上归功于固态照明的平均销售价格（ASP）的整体降低，这促使LED用于照明并推动该行业的增长。对于成本是关键因素的应用，这些器件是经过验证的选择，但设计人员应该意识到产品的使用寿命不太可能与不使用塑料封装的更昂贵的高功率器件一样长。如果寿命是关键设计标准，陶瓷基板中功率LED声称可以提供与更昂贵的高功率设备相似的寿命。