芯片級拆解：全面剖析新型LED燈泡設(shè)計的藝術(shù)

　　時下，LED照明技術(shù)正掀起產(chǎn)業(yè)革命旋風(fēng)。LED照明燈泡廠商正致力于快速提高性能和降低LED燈泡價格。去年，普通家庭款式的LED燈泡，如A19LED燈泡售價在20美金至60美金之間，當(dāng)時已具有非常高的性價比。今年，高端的LED燈泡，如LG公司的LED燈泡，售價低至10美金，破“10”指日可待。

　　LED燈泡的性能和熒光燈(CFLs)差不多，50-60lumens/watt。盡管如此，LED在技術(shù)層面上依然比CFL高出一籌。7.5WLG燈泡發(fā)出485lumens，相當(dāng)于65lm/W。在相同的485lumens前提下，舊式40W燈泡只能發(fā)出12lm/W，與前者相比少了約五倍。

　　關(guān)于均勻照明問題

　　當(dāng)我們放置一個裝有LED燈泡的臺燈，而且可以控制燈的亮度向上照射。這是由于LED發(fā)射器內(nèi)部是水平放置的。Philips燈泡采用三個垂直調(diào)整的LED面來減緩照明亮度的控制問題。盡管這樣，讀書用臺燈或工作燈的均勻性照明方式，使得熱量不會集中到某個照明對象上。

　　臺燈的設(shè)計也是從愛迪生燈泡的原理進(jìn)化而來——光線的發(fā)射是朝各方向散射式。隨著電燈泡進(jìn)化了一個多世紀(jì)，現(xiàn)代臺燈設(shè)計和其先驅(qū)鼻祖——煤油燈，又顯得很不一樣。

　　最初的電燈泡在效率和普及程度方面并沒有存在強(qiáng)制的要求，然而它們的優(yōu)點引致了它們的盛行，同時導(dǎo)致了油燈的衰落。總有一天，電燈會發(fā)展成為適應(yīng)LED光源獨特性的產(chǎn)品，這一天離我們并不遠(yuǎn)了。當(dāng)LED光源在接下來的十幾年能夠提高其使用壽命，其取代電燈是毋容置疑的了，同時燈具會具有各種各樣的規(guī)格和形狀。與此同時，強(qiáng)制LED去采取愛迪生的樣式版本無異于將一個方形的釘子打進(jìn)一個圓形的洞里面。

　　然而，StrategiesUnlimited預(yù)測“被替代的傳統(tǒng)光源的全球市場份額到2016年會上升到37億美元，而這個數(shù)據(jù)在2011年還是27億。”實際上，LED燈管提供了非常舒適的亮度，相對于緊湊的熒光燈泡，會令人更愉悅，人們會很愿意采用這類產(chǎn)品的。這種燈泡比CFLs更耐用，不含水印，同時一打開就亮。而那些討厭的CFLs則會耗費一段時間才能達(dá)到其最大亮度。

　　LED燈管是一種復(fù)雜的電子設(shè)備。LED本身是半導(dǎo)體二極管，只需要一個大概3V的直流電壓供電。普通家庭根據(jù)地理位置不同，其供電是110V或220V的交流電。LG的燈管是不可以調(diào)節(jié)亮度的。盡管新型號的調(diào)光器是必須的，但價格相對高一點的產(chǎn)品亮度還是可調(diào)的。和CFLs一樣，LED燈管有一個很小的電路板裝在燈管的“脖子”里面。

　　拆解新型LED燈泡

　　細(xì)看LED燈泡電路板

　　如上圖可知，電路板內(nèi)置了一個變壓器，幾個電容器和一個功率晶體管。LED控制器被垂直安裝在一個子卡上。它是由安森美半導(dǎo)體制造的型號為HS01G的半橋諧振控制器?？紤]到燈泡高亮度輸出因素，你就會發(fā)現(xiàn)LED芯片事實上顯得非常小巧。LG燈泡使用了32個LED芯片，每個尺寸為0.5mmx0.5mm。而一顆米粒的尺寸約為5mmx2mm。這些LED芯片均以4x4封裝在**圓形的熒光燈中，發(fā)射出的藍(lán)光再通過氮化鎵核心部件轉(zhuǎn)化為白光。通常，熒光粉被用于日光燈的媒介。在該LED發(fā)射極內(nèi)，硅樹脂將小顆粒狀的釔鋁石榴石(yttriumaluminum-garnet，YAG)、鋇、鍶和硅酸鈣凝聚在一起。使用不同的材料，便會相應(yīng)得到不同的色溫。探秘四個LEDs

　　四個LEDs，每個尺寸約為0.5mmx0.5mmx0.1mm，封裝在LED凸圓底下設(shè)計好發(fā)射極控制散熱問題

　　由于LEDs容易過熱，發(fā)射極背面的設(shè)計就專門針對解決LED散熱問題的

　　LED芯片核心部位特寫照

　　LED芯片核心部分橫截面圖樣

　　如上圖所示，在電子顯微鏡下的GaN層。在該區(qū)域的頂部是GaN是p類摻雜，下面部分為n類摻雜。