在人類歷史長河中,從沒有哪個照明設(shè)備像LED這樣還沒有成熟就被寄予厚望,但是緩慢的發(fā)展,也使的LED產(chǎn)品過于概念化,缺乏客戶基礎(chǔ)。即便現(xiàn)在政府正在以LED路燈為突破口試圖扶持LED的成長,可LED無論是民用還是商用的客戶群依舊沒有形成。在這個時候有一個危險的信號:LED廠商已經(jīng)把壓縮成本作為第一要務(wù)!很多公司將LED的電流做大以在維持亮度不變的情況下減少燈芯數(shù)量以節(jié)約成本,或者壓縮PCB面積,抑或是減少安規(guī)器件等方法,當(dāng)然大家要相信中國的公司在壓縮成本方面的先天優(yōu)勢。暫且不說這樣做對于產(chǎn)品安全問題的影響,就產(chǎn)業(yè)群而言,LED在還沒有市場的情況下就進(jìn)入了價格洗牌的局面,這對整個產(chǎn)業(yè)來說是不利的,資金大頭的進(jìn)入會加劇中小企業(yè)的衰亡。
這是一個危險的局面,一方面LED的技術(shù)發(fā)展將會停滯甚至于退化,另一方面成本的壓縮,或者說過多的關(guān)注成本無法保證最終產(chǎn)品特質(zhì),將很大的程度上不能展示LED的優(yōu)勢。因此我斗膽,認(rèn)為此時的LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向錯了。
現(xiàn)在的LED產(chǎn)業(yè)為了打開民用市場,多是將LED燈具設(shè)計成可替換方式,即直接替換現(xiàn)有的燈具。但是在燈具發(fā)展的過程中,除了緊湊型燈管直接替換白熾燈以外,鮮有直接替換的模式,像T8、吸頂燈幾乎是熒光燈的專利,而吊燈依舊是鎢絲燈的天下,LED為什么一定要走替換的道路?
現(xiàn)有的替換燈具這種設(shè)計方式有什么缺點?
1.散熱
LED的耐熱很差是人所共知的,必然會帶來燈芯壽命的問題?,F(xiàn)有的LED燈的設(shè)計往往散熱難以達(dá)到要求,在一個散熱要求非??量痰念I(lǐng)域,卻使用十分低劣的被動散熱方式,而且多是風(fēng)冷,甚至是封閉式的風(fēng)冷。像一些燈具在驅(qū)動板和鋁散熱片之間要加塑料套管以增加絕緣的可靠性,還需要灌散熱硅膠以提高散熱能力。而T8的燈管燈管還是封閉的,燈芯只能依靠空氣對流傳熱到燈管背面的鋁管上進(jìn)行散熱。一般這類燈的內(nèi)部溫度都會有七八十度。并且要是兼顧散熱,重量又是問題;兼顧重量,散熱難以保證,這在現(xiàn)有設(shè)計中是兩難的選擇,尚沒有可行的標(biāo)準(zhǔn)。
2.壽命
LED燈芯壽命隨溫度的升高而呈指數(shù)降低;電解電容溫度每升高十度壽命降低一半;MOS溫度升高,內(nèi)阻增加,損耗增加,溫度又會升高(恒流模式),最終燒毀。當(dāng)然,國內(nèi)的廠商沒有給出具體LED燈具的壽命,宣傳的時候只是提到LED燈芯壽命十萬小時,但是LED的壽命瓶頸在系統(tǒng)驅(qū)動板,往往LED燈芯沒有損壞,系統(tǒng)驅(qū)動已經(jīng)掛掉了。
另外LED的光衰是非常嚴(yán)重的,所以燈具的壽命應(yīng)該也要考慮視覺感受,就是經(jīng)過多長時間燈具的亮度降低到視覺上覺得暗的程度,可以認(rèn)為壽命到了,客戶就會考慮更換燈具,這個壽命是廠商都沒有給出來(或者沒有辦法給出),但這非常重要。
再而言之,現(xiàn)有的LED家用照明多數(shù)受體積限制,防護(hù)方面很難做的很好,在電壓波動較大,干擾嚴(yán)重的區(qū)域,現(xiàn)有的低功率的設(shè)計是一個考驗。
而最重要的是,LED的壽命和公司的壽命是否成正比,假若宣傳10年的LED燈具2年就壞了,而半年前這家公司已經(jīng)關(guān)門大吉,用戶是否會去冒這個風(fēng)險?
3.重量
螺旋類接口的燈具中,熒光燈的重量只有LED燈具的數(shù)分之一,由于沒有了散熱片的問題,熒光燈的重量對燈座來說可以忽略不計,但是LED的重量對燈座是一個很嚴(yán)重的考驗,尤其是7.8W的螺旋接口LED燈,其重量是很危險的,這一點又有哪個商家考慮了?
4.價格
一般的LED驅(qū)動板在70度的溫度下可能壽命僅5年(家用),遠(yuǎn)沒有達(dá)到LED燈芯10年的“概念”。所以相對比同等亮度的熒光燈來說,即便熒光燈只有1年的壽命,1W1元的熒光燈要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比1W10元的LED劃算得多。尤其是LED燈具損壞往往燈芯沒壞,卻要整個燈更換。算一算因為十分之一的驅(qū)動板卻要丟棄剩下十分之九的燈(燈芯和散熱片占了整個燈具絕大部分的成本),如果每一個廠商都沒有做好回收再利用的話,客戶是不會喜歡這樣的產(chǎn)品的。
5.效率
也許有人會很奇怪,LED是節(jié)能產(chǎn)品,為什么要考慮效率的問題?我在這里提到兩點,一個是PF值,一個是系統(tǒng)效率。由于現(xiàn)有的LED設(shè)計多數(shù)都是低功率的,受成本的壓力均采用被動PFC(填谷式),PF可能最高90,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于主動PFC動輒99的效率,對國家而言用LED取代發(fā)光效率非常接近的熒光燈是個壓力。
由于LED的燈具現(xiàn)有的設(shè)計(除了路燈之外)多數(shù)都是小功率的,像是4.8W,7.2W等,器件的損耗占了很大的比例,隔離方式的必然很低,為了提高效率而采用非隔離方式不但要在安全上做很好的設(shè)計,而且效率也僅僅在80左右,很不理想。并且,現(xiàn)有的LED生產(chǎn)廠商到底LED的光照度做到了多少,都沒有提供準(zhǔn)確的數(shù)值,往往發(fā)光亮度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于標(biāo)稱值。
6.光感
光感,就是人眼對LED發(fā)光的視感——視覺感受。因為LED燈作為一個照明的產(chǎn)品,其視感是非常重要的。LED一個優(yōu)勢是光譜純凈,但是這在視覺上面卻是一個非常嚴(yán)重的劣勢。人的眼睛是不能長時間觀測一個單色譜的光源,尤其是發(fā)育期的嬰幼兒、兒童等,市場上推出的純冷白光的兒童護(hù)眼燈是不合適的,即便是不閃的,在這方面暖色調(diào)的全光譜的白熾燈才是相對最合適的(以太陽光為參考,不可否認(rèn),太陽光才是生命最需要的)(如果大家有了解LED植物生長燈的,就應(yīng)該考慮一下既然植物生長都需要調(diào)制的光源,人眼更需要)。當(dāng)然,LED可以調(diào)制,但是比較麻煩,比較專業(yè),需要理論和大量的調(diào)研數(shù)據(jù)支持,是很多均光材料廠商或者LED光源廠商抑或是方案供應(yīng)商難以實現(xiàn)的。
LED是點光源,所以一般LED的燈具顆粒感都比較明顯,并且其發(fā)光位置比較集中,目視燈具的時候會有刺痛感,這種感覺在其他光源中一般只有大功率的才會出現(xiàn)。所以LED需要在均光上面做更好的設(shè)計,以實現(xiàn)在保證亮度的情況下,將點光源盡量擴展成面光源,提高眼睛的舒適度。
再有就是很多產(chǎn)品都會做LED調(diào)光設(shè)計,以節(jié)約能源,且不說低功率的時候效率的問題,由于線圈中的電流的存在,會導(dǎo)致調(diào)光設(shè)計中灰階變化不連續(xù),也就是說按比例調(diào)節(jié)的過程中,LED的亮度會慢慢變亮再突然變亮,視感很不舒服,調(diào)光技術(shù)還是需要開發(fā)。
從這幾方面說,LED燈具的設(shè)計還需要進(jìn)一步的開發(fā)。
LED有什么優(yōu)勢?除了光效率高,節(jié)能,無污染之外還有一個非常特別而常常被忽略的優(yōu)勢——低電壓驅(qū)動。之所以提到這一點,是LED可以作為低電壓的安全照明來使用,將電源和燈芯,高壓的部分就不會和用戶直接接觸,而避免一些安全問題的出現(xiàn),例如現(xiàn)有的燈具在破損的時候更換而出現(xiàn)的安全問題。但是現(xiàn)有的很多LED設(shè)計采用非隔離模式以提高效率,使得燈頭依舊是高壓,十分的不安全。
相比較現(xiàn)有的LED家用照明電源和燈芯放在一起的設(shè)計,更傾向于路燈上開關(guān)電源+恒流模塊+燈芯的分離式設(shè)計。使用開關(guān)電源可以保證PF和效率,而且在防護(hù)方面可以輕易做得非常好。
若是所有的4.8W的光源全部采用一個開關(guān)電源供電,首先正常運作的時候PF、效率都可以保證的,即便是加上線上的損耗(使用23號線過1A電流,大約損耗0.7W/10m)這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于4.8W的現(xiàn)有設(shè)計的損耗(0.3A14V,效率約80,損耗近1.5W)。簡單地說,將家里面能用到的所有LED小功率的燈具全部使用一個開關(guān)電源,用銅線將低壓直流電送到燈芯上面,即便考慮走線的長度帶來的損耗,也遠(yuǎn)比現(xiàn)有的方案經(jīng)濟。
散熱上面如果可以采用CPU上面使用的主動散熱設(shè)計,效果絕對是滿足要求的,要知道CPU對溫度比LED燈芯更敏感。單獨為LED開發(fā)散熱片模具的費用就是問題,還不保證公司是否具備散熱設(shè)計的專業(yè)資格,而使用CPU的散熱器則相對好得多,當(dāng)然樣式上不是那么的正式。在淘寶上面有一家DIY模式的店鋪,50WLED的用了CPU的風(fēng)扇。
這樣來說,效率和散熱的問題都可以得到很好的解決,不但解決了壽命的影響,更換起來也十分方便,LED燈芯亦是工作在安全電壓之下,即便直接觸摸也不會產(chǎn)生危險,也許是一個可行的選擇?
LED是一個不閃的光源,為了節(jié)能非得要閃,雖然對眼睛好不好沒有定論,但是畢竟是丟西瓜撿芝麻??梢圆捎?421這樣的比例直接用開關(guān)控制多少個燈亮,倒是個調(diào)光的好選擇。
不過,現(xiàn)在的LED市場,單純依靠替換、模仿是走不出去的。電源的設(shè)計可以學(xué)習(xí),可以采用某某方案,但是替換式的燈具永遠(yuǎn)不可能占據(jù)主流市場(除非有一個非常的優(yōu)勢,無論是光效還是價格,這點LED都不具備)。LED在替換式的設(shè)計中已經(jīng)走向了牛角尖,在還沒有打開市場的情況下,廠商又把原因歸結(jié)到價格因素,拼命地壓縮成本,實際上是錯誤的,熒光燈一個20元(緊湊型,使用MOSFET驅(qū)動,T8燈管約4元),而相同亮度的白熾燈只要8角,這么大的價格差距熒光燈卻依舊占據(jù)了主流市場,是因為熒光燈走出了與白熾燈不一樣的,更方便的、獨有的結(jié)構(gòu),如果當(dāng)初熒光燈只想到完全替換白熾燈,沒有U燈管,T8等燈管的樣式,相信熒光燈依舊會是慘淡經(jīng)營。所以LED并不依賴于成本而生存,而需要一個公司能夠有新的LED凸顯優(yōu)勢的產(chǎn)品,該公司必須懂得LED的特性和客戶的需求,這樣的公司很少。在現(xiàn)有的盲目競爭的狀態(tài)下,眾多企業(yè)蜂擁而上,全部都是相同的架構(gòu),相同的外觀,LED燈具到底該如何設(shè)計,卻少有人真正去考慮這一點。
所以,在這種市場狀態(tài)下,開發(fā)出透光度更高,均光效果更好的材料也許是眾多公司的一個不錯的選擇方向。