LED現在替代傳統照明是錯誤的產業方向

LED現在替代傳統照明是錯誤的產業方向

上網時間:2010年07月09日

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LED作為一種新型光源，節能、長壽命、無污染而受到大家的廣泛關注。尤其中國奧運會成功運用大量LED技術，效果非凡，各地方政府紛紛扶持LED產業， 建立了大量的LED示範單元，與此同時，大量的企業也涉足該領域，就連做電池起家，汽車成名的BYD公司再次提出LED世界第一的口號。

LED 真的就進入繁榮時期了麼？

我個人認為，這只是一個方向不明的亂戰時期。

在人類歷史長河 中，從沒有哪個照明設備像LED這樣還沒有成熟就被寄予厚望，但是緩慢的發展，也使的LED產品過於概念化，缺乏客戶基礎。即便現在政府正在以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廠商已經把壓縮成本作為第一要務！ 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量以節約成本，或者壓縮PCB面積，抑或是減少安規器件等方法，當然大家要相信中國的公司 在壓縮成本方面的先天優勢。暫且不說這樣做對於產品安全問題的影響，就產業群而言，LED在還沒有市場的情況下就進入了價格洗牌的局面，這對整個產業來說 是不利的，資金大頭的進入會加劇中小企業的衰亡。

這是一個危險的局面，一方面LED的技術發展將會停滯甚至於退化，另一方面 成本的壓縮，或者說過多的關注成本無法保證最終產品特質，將很大的程度上不能展示LED的優勢。因此我斗膽，認為此時的LED產業發展方向錯了。

現 在的LED產業為了打開民用市場，多是將LED燈具設計成可替換方式，即直接替換現有的燈具。但是在燈具發展的過程中，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、吸頂燈幾乎是螢光燈的專利，而 吊燈依舊是鎢絲燈的天下，LED為什麼一定要走替換的道路？

現有的替換燈具這種設計方式有什麼缺點？

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。 現有的LED燈的設計往往散熱難以達到要求，在一個散熱要求非常苛刻的領域，卻使用十分低劣的被動散熱方式，而且多是風冷，甚至是封閉式的風冷。像一些燈 具在驅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 管背面的鋁管上進行散熱。一般這類燈的內部溫度都會有七八十度。並且要是兼顧散熱，重量又是問題；兼顧重量，散熱難以保證，這在現有設計中是兩難的選擇， 尚沒有可行的標準。

2.壽命

LED燈芯壽命隨溫度的升高而呈指數降低；電解電容溫度每升高十度壽命降低一半；MOS溫度升高，內阻增加，損耗增加，溫度又會升高 (恆流模式)，最終燒燬。當然，國內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的壽命瓶頸在系統驅動 板，往往LED燈芯沒有損壞，系統驅動已經掛掉了。

另外 LED的光衰是非常嚴重的，所以燈具的壽命應該也要考慮視覺感受，就是經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，現有的LED家用照明多數受體積限 制，防護方面很難做的很好，在電壓波動較大，干擾嚴重的區域，現有的低功率的設計是一個考驗。

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關門大吉，用戶是否會去冒這個風險？

3.重量

螺旋類接口的燈具中，螢光燈的重量只有LED燈具的數分之一，由於沒有了散熱 片的問題，螢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驅動板在70度的溫度下可能壽命僅5年(家用)，遠沒有達到LED燈芯10年的「概念」。所以相對比同等亮度的螢光燈來說，即便螢光燈只有1年的壽 命，1W1元的螢光燈要遠遠比1W10元的LED划算得多。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動板卻要丟棄剩下十分之九的燈(燈芯和散熱片佔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品的。

5.效率

也許有人會很奇怪，LED 是節能產品，為什麼要考慮效率的問題？我在這裡提到兩點，一個是PF值，一個是系統效率。由於現有的 LED設計多數都是低功率的，受成本的壓力均採用被動PFC(填谷式)，PF可能最高90，遠遠小於主動PFC動輒99的效率，對國家而言用LED取代發 光效率非常接近的螢光燈是個壓力。

由於LED的燈具現有的設計(除了路燈之外)多數都是小功率的，像是4.8W，7.2W 等，器件的損耗佔了很大的比例，隔離方式的必然很低，為了提高效率而採用非隔離方式不但要在安全上做很好的設計，而且效率也僅僅在80左右，很不理想。並 且，現有的LED生產廠商到底 LED的光照度做到了多少，都沒有提供準確的數值，往往發光亮度遠遠小於標稱值。

6.光感

光 感，就是人眼對LED發光的視感——視覺感受。因為LED燈作為一個照明的產品，其視感是非常重要的。LED一個優勢是光譜純淨，但是這在視覺上面卻是一 個非常嚴重的劣勢。人的眼睛是不能長時間觀測一個單色譜的光源，尤其是發育期的嬰幼兒、兒童等，市場上推出的純冷白光的兒童護眼燈是不合適的，即便是不閃 的，在這方面暖色調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，太陽光才是生命最需要的)(如果大家有瞭解LED植物生長燈的，就應該 考慮一下既然植物生長都需要調製的光源，人眼更需要)。當然，LED可以調製，但是比較麻煩，比較專業，需要理論和大量的調研數據支持，是很多均光材料廠 商或者LED光源廠商抑或是方案供應商難以實現的。

LED是點光源，所以一般LED的燈具顆粒感都比較明顯，並且其發光位置 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。所以LED需要在均光上面做更好的設計，以實現在保證亮度的情況 下，將點光源儘量擴展成面光源，提高眼睛的舒適度。

再有就是很多產品都會做LED調光設計，以節約能源，且不說低功率的時候 效率的問題，由於線圈中的電流的存在，會導致調光設計中灰階變化不連續，也就是說按比例調節的過程中，LED的亮度會慢慢變亮再突然變亮，視感很不舒服， 調光技術還是需要開發。

從這幾方面說，LED燈具的設計還需要進一步的開發。

個人的建議：

對於LED的燈具開發，我並沒有接觸整燈的設計，僅僅做過驅動電源的設 計，所以這裡面的說法僅僅代表個人的想法。

LED有什麼優勢？除了光效率高，節能，無污染之外還有一個非常特別而常常被忽略 的優勢——低電壓驅動。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，例如現有的燈具在破損的時候更換而出現的安全問題。但是現有的很多LED設計採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 比較現有的LED家用照明電源和燈芯放在一起的設計，我更傾向於路燈上開關電源+恆流模塊+燈芯的分離式設計。使用開關電源可以保證PF和效率，而且在防 護方面可以輕易做得非常好。

若是所有的4.8W的光源全部採用一個開關電源供電，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)這遠遠低於4.8W的現有設計的損耗(0.3A14V，效率約80，損耗 近1.5W)。簡單地說，將家裡面能用到的所有LED小功率的燈具全部使用一個開關電源，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，也遠比現有的方案經濟。

散熱上面如果可以採用CPU上面使用的主動散熱設計，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計的專業資格，而使用CPU的散熱器則相對好得多，當然樣式上 不是那麼的正式。在淘寶上面有一家DIY模式的店舖，50WLED的用了CPU的風扇。

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。我倒認為可以採用8421這樣的比例直接用開關控制多少個燈 亮，倒是個調光的好選擇。

不過，我個人看現在的LED市場，單純依靠替換、模仿是走不出去的。電源的設計可以學習，可以採用 某某方案，但是替換式的燈具永遠不可能佔據主流市場(除非有一個非常的優勢，無論是光效還是價格，這點LED都不具備)。LED在替換式的設計中已經走向 了牛角尖，在還沒有打開市場的情況下，廠商又把原因歸結到價格因素，拚命地壓縮成本，實際上是錯誤的，螢光燈一個20元(緊湊型，使用MOSFET驅 動，T8燈管約4元)，而相同亮度的白熾燈只要8角，這麼大的價格差距螢光燈卻依舊佔據了主流市場，是因為螢光燈走出了與白熾燈不一樣的，更方便的、獨有 的結構，如果當初螢光燈只想到完全替換白熾燈，沒有U燈管，T8等燈管的樣式，相信螢光燈依舊會是慘淡經營。所以LED並不依賴於成本而生存，而需要一個 公司能夠有新的LED凸顯優勢的產品，該公司必須懂得LED的特性和客戶的需求，這樣的公司很少。在現有的盲目競爭的狀態下，眾多企業蜂擁而上，全部都是 相同的架構，相同的外觀，LED燈具到底該如何設計，卻少有人真正去考慮這一點。

所以，在這種市場狀態下，開發出透光度更 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。

作者：憶輕狂

《電子工程專輯》博客博主