LED燈泡的價格正在下降,LED燈泡設計究竟有哪些變化推動了價格的下降?拆解讓我們能夠一窺LED照明的設計趨勢,例如LED在燈泡內如何放置的,以及采用了什么驅動器架構。
LED燈泡的價格正在下降。一年前,你可能要花50美元購買相當于60W的飛利浦可調光式LED燈,而現在去百思買購買一個8W、800流明,相當于60W的自有品牌Insignia燈,只要17美元。LED燈泡設計究竟有哪些變化推動了價格的下降?拆解讓我們能夠一窺LED照明的設計趨勢,例如LED在燈泡內如何放置的,以及采用了什么驅動器架構。
Insignia球形燈的外觀和節能燈類似,增加了三個金屬散熱片,并且用塑料燈球替代了玻璃燈球(圖1)
燈泡的調光功能對美國市場來說是個相當重要的功能。我用過LutronMaestro調光開關,配備了可編程的調光控制,并且和節能燈做了逐項的對比。Insignia調光一致且平滑,調光也類似于節能燈。
下一步就是觀察燈球內部結構,看看LED是如何安裝在里面的。圖2中,塑料燈球罩已經用Dremmel工具拆下,可以看到里面6顆Cree的白色LED,照亮燈泡的光混合腔,確保照明的均勻度,防止光像素化。LED安裝在金屬片上,金屬片一面支撐了LED,一面支撐著散熱片。
光混合腔的底部是紙片般薄的鋁反光片,能夠將光向上并向燈泡外反射。
這款燈泡的所有電子部件都在燈底座的鏡面下,是獨立且包裹著的部件。
去掉封膠,就能看到電子部件安裝在兩個獨立的pc板上,緊貼彼此。圖3是兩款獨立的pc板,挨著燈泡及底座。
為方便對比,圖4所示是一年前拆解的LED燈的驅動電路。不僅包裝與現在的不同,可以看到其電子部件也更多。例如舊的設計使用了3個電解電容和一個很大的變壓器。
圖5所示,2個不同代的驅動器并列擺放:Insignia的驅動器是2個相對較小的板子。這引出了一個問題:燈泡用了什么樣的LED驅動IC?為什么能采用這么小的驅動器?
圖6則回答了這個問題:極小的IC上的“SULB”說明這款產品是德州儀器的LM3445.沒有變壓器,說明LED驅動器設計是非隔離式的。
非隔離燈泡已有先例:白熾燈泡的設計本身就是非隔離。如果你打破了插在底座上的白熾燈泡玻璃,就能直接接觸交流電線路。顯然,非隔離設計能夠完全兼容UL規格。(雖然非隔離AC-DCLED驅動器的設計可以既安全又符合UL規格,但請記住,在實驗室開發和測試一個非隔離的離線LED驅動器需要注意安全程序。)
要想弄清楚LED驅動電路設計的具體情況,我們可以查看德州儀器的應用筆記AN2061 LM3445A19 Edison Retrofit evaluation Board( PEF)里的降壓直流轉換器。
為了將所有LED驅動電路塞進底座,Insignia的設計師放棄單片矩形板,將其分廠兩片圓形的PC板(見圖3)以適應燈泡底部空間,并且與LED物理分離。唯一深入燈泡的線纜是低功耗直流線纜,電壓在8–9V左右。更多關于調光控制性能的細節和照片可以在這里看到。
【總結】
將CreeLED放在三片燈泡表面的散熱片上。這樣就能快速散去熱量,保證熱量不會影響電源電子器件。
強制LED燈泡兼容與白熾燈相同的外殼,便能迫使電源控制電子器件不超出小巧的底座。
采用非隔離式降壓型拓撲結構降低部件數量。更少的部件意味著更低成本、更小尺寸以及更高的可靠性。
Insignia是目前市面上性價比最好的LED燈泡之一。