亞洲企業(yè)LED燈泡設(shè)計(jì)思路差異分析
相反,東芝照明技術(shù)的7.2W產(chǎn)品則通過(guò)采用多個(gè)小型LED芯片,降低每枚芯片的輸入功率,由此提高發(fā)光效率。該公司采用在基板上直接封裝96枚LED芯片的COB(Chip On Board)技術(shù)。雖然有觀點(diǎn)認(rèn)為,由于使用的芯片數(shù)量較多,因此LED本身的成本會(huì)升高,但“此舉能改善發(fā)光效率,不但可簡(jiǎn)化散熱機(jī)構(gòu),還不容易出現(xiàn)發(fā)光不均現(xiàn)象”(該公司)。
另外,在此次拆解中,根據(jù)LED的外觀可以推斷出以下4款產(chǎn)品的LED供應(yīng)商。勤上光電的7.5W產(chǎn)品和皇家飛利浦電子的6W產(chǎn)品估計(jì)配備的是美國(guó)飛利浦流明(Philips Lumileds Lighting)的LED“LUXEON Rebel”。韓國(guó)錦湖電機(jī)的6W產(chǎn)品估計(jì)是日亞化學(xué)工業(yè)的LED,真明麗控股的7W產(chǎn)品采用的是美國(guó)科銳(Cree)的LED。
上述所有LED芯片都不算便宜,協(xié)助拆解的技術(shù)人員表示,“如果使用臺(tái)灣廠商的LED,僅需一半的價(jià)格”。關(guān)于這一點(diǎn),真明麗控股表示,“由于涉及專利問(wèn)題,所以采用了科銳的LED”。各廠商好像并不能隨便使用便宜的LED。
在散熱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面,日本廠商與海外廠商也存在明顯的不同(圖6,圖7)。東芝照明技術(shù)采用發(fā)光效率較高的COB型LED的7.2W產(chǎn)品,將LED的熱量直接散發(fā)到圓形鋁板上,然后再傳至底座。圓形鋁板和底座并未緊密貼合,“算不上是高散熱性構(gòu)造”(協(xié)助拆解的技術(shù)人員)。
圖6:調(diào)查A組的散熱機(jī)構(gòu)
注釋:估計(jì)東芝照明技術(shù)的7.2W產(chǎn)品通過(guò)采用發(fā)光效率高的LED元件,簡(jiǎn)化了散熱機(jī)構(gòu)。而三星LED的7.1W產(chǎn)品和勤上光電的7.5W產(chǎn)品采用配備了大量散熱片的散熱機(jī)構(gòu)。部件的作用是本站推測(cè)的。照片中的土黃色部分是在拆解時(shí)為了識(shí)別個(gè)體粘上的膠帶。
圖7:B組的散熱機(jī)構(gòu)
注釋:均采用了大量配備散熱片的散熱機(jī)構(gòu),很多產(chǎn)品在LED封裝基板與底座之間加入了散熱油脂和散熱片。不過(guò),在Star Comgistic Capital公司的4W產(chǎn)品上沒(méi)有看見(jiàn)散熱油脂。
而海外廠商的LED燈泡大多采用LED封裝基板與底座(散熱片)緊密貼合的構(gòu)造。另外,還有很多產(chǎn)品通過(guò)機(jī)械加工方式對(duì)連接LED封裝基板的底座表面進(jìn)行了平坦化處理,并通過(guò)涂布散熱膏提高了密著性?!耙?yàn)長(zhǎng)ED芯片的熱損失較大,所以相應(yīng)地在散熱機(jī)構(gòu)上花費(fèi)了心血”(協(xié)助拆解的技術(shù)人員)。
雖然看起來(lái)海外廠商在散熱機(jī)構(gòu)上花費(fèi)了成本,但協(xié)助拆解的技術(shù)人員指出,“LED燈泡的散熱部材價(jià)格并不高”。比如,帶散熱片的鋁壓鑄底座“每個(gè)只有50~60日元”(LED燈泡廠商的技術(shù)人員)。LED封裝的價(jià)格為“每瓦(W)100日元”(該技術(shù)人員),這樣看來(lái),削減芯片數(shù)量,改進(jìn)散熱機(jī)構(gòu)的做法更能降低整體的成本。
反過(guò)來(lái)說(shuō),即使簡(jiǎn)化散熱機(jī)構(gòu)也有可能無(wú)法削減成本。例如,東芝照明技術(shù)的7.2W產(chǎn)品“雖然簡(jiǎn)化了散熱機(jī)構(gòu),但導(dǎo)致底座內(nèi)的溫度升高,因此反而需要將電源模塊的部件更換為高耐熱產(chǎn)品。結(jié)果,整體成本與帶散熱片的原產(chǎn)品一樣”(東芝照明技術(shù))。
電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化
底座內(nèi)部嵌入的電源模塊也因廠商而異?!半娫茨K大都由LED燈泡廠商自主設(shè)計(jì),因此很容易出現(xiàn)差異”(LED燈泡廠商的技術(shù)人員)。電源模塊在LED燈泡整體中所占的成本比率“僅次于LED芯片”(該技術(shù)人員),是能夠展示各廠商本領(lǐng)的部件。
在此次拆解的LED燈泡中,電源模塊最小最輕的是東芝照明技術(shù)的7.2W產(chǎn)品(圖8)。“通過(guò)縮小電源模塊的尺寸,擴(kuò)大了底座內(nèi)的空間,使熱設(shè)計(jì)變得更加容易”(協(xié)助拆解的技術(shù)人員)?!半娫茨K的小型輕量化利用了在燈泡型熒光燈中積累的技術(shù)訣竅。即使采用相同的部件,其他公司可能也無(wú)法模仿”(東芝照明技術(shù))。
圖8:縮小電源模塊尺寸
東芝照明技術(shù)的7.2W產(chǎn)品采用了小型軽量的電源模塊。
另外,協(xié)助拆解的技術(shù)人員還指出,“東芝照明技術(shù)的電源為非絕緣型,沒(méi)有使用體積較大的變壓器,因此容易推進(jìn)小型輕量化”。在歐洲市場(chǎng)等,為防止觸電,安全規(guī)格中要求LED燈泡使用絕緣型電源。但在日本市場(chǎng)上沒(méi)有這樣的規(guī)定,因此“采用有利于實(shí)現(xiàn)小型輕量化的非絕緣型電源的廠商不斷增多”(LED燈泡廠商)。
今后,對(duì)日本廠商而言,電源模塊的小型化將越來(lái)越重要。在2011年3月舉行的照明技術(shù)相關(guān)展會(huì)“Lighting Fair 2011”上,各廠商大量展出了與白熾燈泡擁有相同程度的大配光角度LED燈泡。這些產(chǎn)品為了擴(kuò)大配光角度,大多都增加了燈罩的面積,而縮小了底座部分(圖9)。因而需要電源模塊進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化,“這就要求進(jìn)一步改進(jìn)熱設(shè)計(jì)”(LED燈泡廠商的技術(shù)人員)。
圖9:大配光角度的LED燈泡縮小了散熱部
擴(kuò)大了配光角度的LED燈泡,都趨向于縮小電源部和散熱部。例如,東芝照明技術(shù)定于2011年4月上市的產(chǎn)品通過(guò)采用鋁壓鑄底座提高了散熱性。
其實(shí),東芝照明技術(shù)定于2011年4月上市的大配光角度LED燈泡沒(méi)有配備散熱片,但通過(guò)采用鋁壓鑄底座提高了散熱性?!昂M鈴S商已經(jīng)能夠輕松制造出普通的LED燈泡。為了在設(shè)計(jì)和配光角度上拉開(kāi)距離,需要改善電源模塊和散熱機(jī)構(gòu)”(東芝照明)。
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