白熾燈在一百多年里變化不大,但新興的LED球泡燈卻在嘗試著各種不同的造型和運作原理,使基于LED的改造燈至今仍是固態照明(SSL)行業最熱門的話題之一,尤其是在去年及今年上半年,下面就介紹一些先驅們。盡管各種燈的外形、大小不一,但都基于LED光源這一先天優勢,節約能源優勢誘人。在全球范圍內,LED球泡燈因適用于數量龐大的原白熾燈插座而使其制造商熱情不減。因其基本尺寸和插座的類型是固定的,制造商正在采取完全不同的方法,試圖贏得這可能很短暫的市場。
我們將在本文討論多種全方位的A-燈的設計主題,也是目前使用最普遍的燈。由于LED球泡燈的高壽命,預計很快就會市場飽和,去年年中就由專家預言LED球泡燈五年內將市場飽和。有兩個原因,首先,需求會下降,因為長壽命的LED燈已占主導地位,并不需要經常更換;第二,為特定目的制造的SSL燈具將更好地利用LED光源,將越來越受歡迎,即使在住宅應用。在2012年4月Strategies Unlimited發布的一份報告說,在2011年銷售的基于LED改型燈具為22億美元,該報告預測到2016年每年增長30%,但市場飽和也將在2016年后發生。
討論完市場,讓我們過渡到產品和設計方法的討論。首先要談到飛利浦,其LED球泡燈在這方面獲獎頗多,包括美國能源署(DOE)的L獎。飛利浦推出了多款LED球泡燈,但可能最有名的是以遠程熒光粉為基礎的設計,當關閉電源后具有黃色或橙色的色調。遠程熒光粉設計結合了非常有效的藍光LED與熒光粉的二次光學器件,提供了一個光效優于使用熒光粉轉換白光LED的設計。此外,遠程磷光體可以提供更一致的顏色保養,因為在熒光體不受由LED產生的熱量,因此不會使顏色隨著時間逐漸發生變化。
圖中顯示的三款燈為 L獎獲獎燈、EnduraLED系列、LED節能燈A19,該系列產品有相同的形狀,都基于三個照明腔與分段之間的空氣流動通道用于冷卻。這些LED被安裝在一個垂直的電路板上,大致垂直于每個段的中心軸線。這些LED外形上部外擴、下部收縮,提供一個全向波束。但L獎燈在設計上有些差異,采用不同的熒光粉組成,并增加了一些紅色的LED指示燈,能效超過90流明/瓦。相較起來,價格略低的EnduraLED產品采用了熒光體吸收更多的藍光LED燈,依然提供了溫暖的2700K色溫,不過流明輸出和效率略低。最右的燈是飛利浦在2012年年底推出的,可取代60W白熾燈,外形大致相同,但在電源關閉時外觀依舊是白色的,新的設計也消除了分段的方法。飛利浦雖然一直遠程熒光粉燈的優秀表現,但這一新燈具的推出可能是飛利浦感受到了消費者傳統眼光的壓力,轉而新推出與傳統外觀更相似的燈具。
影雅Insignia是百思買(全球最大家用電器和電子產品零售集團)的自有品牌,生產許多類型的消費電子產品,包括電視機。在2012年的11月宣布推出由科銳供應LED的SSL燈具,這一款LED球泡燈不同于飛利浦,采用了一種類似垂直安裝的LED,提供良好的光分布。外觀為白色,比較傳統,可以清楚地看到冷卻方式為表面兩個分隔的三層球面側翼,LED安裝在球泡內曲面兩側,在球泡內部正中心什么都沒有。這樣的設計使13W的燈泡燈表現良好,具有良好的全向波束和售價16.99美元的價格,800lm及相當于60W的表現。百思買還提供一個9W、450流明、相當于40W的同系列燈。該產品普遍反映,調光性能好。科銳在設計上進行了熱學、電學、機械、光度及光學(TEMPO)的測試配套。
Rambus公司也帶來了一種新的改造燈方法,該公司是一家知識產權(IP)的專家,不制造產品,而是技術授權給其他廠商。其推出的照明技術為提供小的光學元件稱為微透鏡光導技術(MicroLens),將LED光源的光線傳播出去,并包括嵌入在導向器的層內偏轉一些光線,以提供自然的漫射光。
這一技術目前被應用于開發平面照明,GE照明、庫柏照明、Fern-Howard都是該技術被授權的企業之一,GE照明還推出了相應的LED面板燈。Rambus公司在拉斯維加斯消費電子展上推出了這一名為Elite 系列的相當于60W A19燈。該燈使用三個圓筒形的MicroLens段,基本上形成一個圓筒形燈。LED被安裝在圍繞燈閃亮向上進入光導的基底循環的方式。Rambus公司認為,采用該技術將使制造成本更低。
Rambus公司的燈是在2012年下半年宣布使用光導技術的第二個產品,第一個是3M(歷史悠久的多元化跨國企業)。其推出的燈泡大大簡化了驅動程序的設計,因為驅動程序的位置在相對寬敞的球部,大多數其他的SSL燈具都將其放進了燈的底座或頸部。3M的設計允許空氣通過燈泡底部流入,并通過燈泡頂部上半球的槽口流出,以此來冷卻LED和驅動器。LED被安裝在球泡的頸部,該設計還在光學引擎上使用了3M的增強鏡面反光材料,并采用3M電連接器。該燈泡在沃爾瑪商店出售,25美元、800流明。3M公司同時提供3000K和5000K的版本,暖白色版本采用十個LED,提供指定的通量,而冷白色版本使用九個LED。
在去年五月的國際燈具展上,很多照明企業都發布了將推出商業級的相當于100W的LED燈,如GE照明、開關照明、飛利浦照明、照明科學集團和歐司朗等,并承諾第一個進入市場,但最后歐司朗比飛利浦早一點首先贏得了比賽,歐司朗在去年十一月中旬在一些零售商店推出了喜萬年(Osram Sylvania)20W的LED燈A21。飛利浦的EnduraLED燈具在12月1日才出現在Home Depot商店。
喜萬年照明產品輸出為1600流明,功效為80流明/瓦,在2700K的色溫下顯色指數為80,并且是可調至10%。歐司朗表示,喜萬年照明產品在25000小時額定壽命。該喜萬年設計,像許多其他的SSL改造燈,采用的是分段式的架構,交叉冷卻通道和光線分布。在關閉狀態它是白色的。 A21燈相比A19燈,可以有稍長的頸部,略有大小差異,在許多應用中都無關緊要,因為它們都使用相同的愛迪生插座。但A21燈不適合在每一個應用程序。飛利浦相當于100W的LED燈泡也是A21,提供1780流明、消耗22W。
下面這款燈泡來自GE,GE已投資Nuventix公司并獲得該公司的SynJet技術特許,包括建立空氣脈沖主動散熱裝置。GE在其1600流明燈泡中采用了SynJet技術,這一主動冷卻技術能幫助最大限度地減少散熱片的大小,并能采用A19的外形尺寸,不過,因采用了SynJet,需消耗少量的能量,1600流明的設計將消耗27W。
之前,有媒體曾首次在國內介紹一種新型的液冷LED燈泡。雖然它的功率很小,卻能發出與100瓦白熾燈泡相同的亮度。Switch公司表示,它的最大亮點在于能比普通白熾燈泡節能80%。就商業應用而言,這款燈泡的投資回報期預計為6個月,所以對商戶來說,更換成這批燈泡是很合算的。此款設計的新型燈泡著重于依靠惰性冷卻液體驅動,以使LED燈具以較少的組件通過更高的電流以便得到更高的照明亮度。磨砂的燈泡外殼能使燈光向各個方向發散,在燈具上的金屬梳狀擋板設計安裝成與惰性液體為一體,以使燈泡體的高溫對流并發散到環境中。Switch稱其為自冷環境。