亚洲企业LED灯泡设计思路差异分析(三)
海外厂商的LED灯泡大多都为仅采用少量高功率表面贴装器件(Surface-Mounted Device,SMD)型LED封装的设计。例如,中国真明丽控股有限公司(真明丽控股)的7W产品和荷兰皇家飞利浦电子(Royal Philips Electronics)的6W产品只使用了4个SMD封装,每个SMD封装里配备1枚大型LED芯片。这种设计“不利于光的均匀性和发光效率,但在成本方面占有优势”(协助拆解的技术人员)。原因是,可以通过增加每枚芯片的输入功率来提高亮度,减少所需的LED芯片数量。不过,这样做芯片的发热量会增加,因此需要相应的散热机构。  相反,东芝照明技术的7.2W产品则通过采用多个小型LED芯片,降低每枚芯片的输入功率,由此提高发光效率。该公司采用在基板上直接封装96枚LED芯片的COB(Chip On Board)技术。虽然有观点认为,由于使用的芯片数量较多,因此LED本身的成本会升高,但“此举能改善发光效率,不但可简化散热机构,还不容易出现发光不均现象”(该公司)。
  另外,在此次拆解中,根据LED的外观可以推断出以下4款产品的LED供应商。勤上光电的7.5W产品和皇家飞利浦电子的6W产品估计配备的是美国飞利浦流明(Philips Lumileds Lighting)的LED“LUXEON Rebel”。韩国锦湖电机的6W产品估计是日亚化学工业的LED,真明丽控股的7W产品采用的是美国科锐Cree)的LED。
  上述所有LED芯片都不算便宜,协助拆解的技术人员表示,“如果使用台湾厂商的LED,仅需一半的价格”。关于这一点,真明丽控股表示,“由于涉及专利问题,所以采用了科锐的LED”。各厂商好像并不能随便使用便宜的LED。
  在散热机构的设计方面,日本厂商与海外厂商也存在明显的不同(图6,图7)。东芝照明技术采用发光效率较高的COB型LED的7.2W产品,将LED的热量直接散发到圆形铝板上,然后再传至底座。圆形铝板和底座并未紧密贴合,“算不上是高散热性构造”(协助拆解的技术人员)。

图6:调查A组的散热机构(点击图片放大)

注释:估计东芝照明技术的7.2W产品通过采用发光效率高的LED元件,简化了散热机构。而三星LED的7.1W产品和勤上光电的7.5W产品采用配备了大量散热片的散热机构。部件的作用是本站推测的。照片中的土黄色部分是在拆解时为了识别个体粘上的胶带。

图7:B组的散热机构(点击图片放大)

注释:均采用了大量配备散热片的散热机构,很多产品在LED封装基板与底座之间加入了散热油脂和散热片。不过,在Star Comgistic Capital公司的4W产品上没有看见散热油脂。
而海外厂商的LED灯泡大多采用LED封装基板与底座(散热片)紧密贴合的构造。另外,还有很多产品通过机械加工方式对连接LED封装基板的底座表面进行了平坦化处理,并通过涂布散热膏提高了密着性。“因为LED芯片的热损失较大,所以相应地在散热机构上花费了心血”(协助拆解的技术人员)。
  虽然看起来海外厂商在散热机构上花费了成本,但协助拆解的技术人员指出,“LED灯泡的散热部材价格并不高”。比如,带散热片的铝压铸底座“每个只有50~60日元”(LED灯泡厂商的技术人员)。LED封装的价格为“每瓦(W)100日元”(该技术人员),这样看来,削减芯片数量,改进散热机构的做法更能降低整体的成本。
  反过来说,即使简化散热机构也有可能无法削减成本。例如,东芝照明技术的7.2W产品“虽然简化了散热机构,但导致底座内的温度升高,因此反而需要将电源模块
的部件更换为高耐热产品。结果,整体成本与带散热片的原产品一样”(东芝照明技术)。
  电源模块实现小型化
  底座内部嵌入的电源模块也因厂商而异。“电源模块大都由LED灯泡厂商自主设计,因此很容易出现差异”(LED灯泡厂商的技术人员)。电源模块在LED灯泡整体中所占的成本比率“仅次于LED芯片”(该技术人员),是能够展示各厂商本领的部件。
  在此次拆解的LED灯泡中,电源模块最小最轻的是东芝照明技术的7.2W产品(图8)。“通过缩小电源模块的尺寸,扩大了底座内的空间,使热设计变得更加容易”(协助拆解的技术人员)。“电源模块的小型轻量化利用了在灯泡型荧光灯中积累的技术诀窍。即使采用相同的部件,其他公司可能也无法模仿”(东芝照明技术)。

图8:缩小电源模块尺寸
东芝照明技术的7.2W产品采用了小型軽量的电源模块。
  另外,协助拆解的技术人员还指出,“东芝照明技术的电源为非绝缘型,没有使用体积较大的变压器,因此容易推进小型轻量化”。在欧洲市场等,为防止触电,安全规格中要求LED灯泡使用绝缘型电源。但在日本市场上没有这样的规定,因此“采用有利于实现小型轻量化的非绝缘型电源的厂商不断增多”(LED灯泡厂商)。
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