【導讀】大功率或高亮度LED是通過在照明性能、能效、耐用性以及節(jié)省成本方面提供空前的好處激勵了照明產(chǎn)業(yè)。但是這是不是就代表了大功率LED是最好的選擇呢？應該從哪些因素來考慮呢？
毫無疑問，大功率LED的發(fā)展是最近幾年沖擊照明技術(shù)產(chǎn)業(yè)最有意義且最具有影響力的創(chuàng)新事物之一。大功率或高亮度LED(籠統(tǒng)地定義為具備至少一瓦特容量的LED)通過在照明性能、能效、耐用性以及節(jié)省成本方面提供空前的好處激勵了照明產(chǎn)業(yè)。但是，當業(yè)界廣為贊嘆大功率LED技術(shù)所帶來的眾多好處，并且這些好處在LED頂尖制造商及供應商迅速擴展的大功率產(chǎn)品目錄中有所體現(xiàn)時，有一點值得注意，那就是大功率未必就是所有照明技術(shù)應用領(lǐng)域的最佳選擇。
事實上，標準LED技術(shù)在提供同等亮度性能時，產(chǎn)生顯著的成本、設計和性能優(yōu)點的情況并不少見。本文將說明在決定標準LED照明或大功率LED照明是否是產(chǎn)品的最佳選擇時，需要全面考慮的主要因素。
標準LED與大功率LED的對比
將標準LED陣列與大功率LED對比時，為說明標準LED是如何對設計過程、成本和空間節(jié)省產(chǎn)生重要意義的，可以考慮一個需要90流明光輸出或亮度的理論應用。這種亮度可以通過使用一個1W的大功率LED或一個由六個5mm標準LED組成的陣列來實現(xiàn)，其實例分別為來自Lumex公司的SML-LX1812UWC-TR和SML-H1505UWC-TR。
簡化設計過程
由于需要考慮極大簡化熱管理，因此相對于大功率技術(shù)所需的設計過程，標準LED陣列所需的設計過程要簡單得多。在我們的理論例子中，驅(qū)動1W LED需要350mA電流，而六個標準LED陣列僅需120mA電流。大功率技術(shù)需要使用散熱片和金屬芯PCB板，以確保避免結(jié)點溫度過高而造成的效率損失、使用壽命降低或者褪色。
因為標準的LED不需要使用散熱片、金屬芯印刷電路板(MCPCB)、電容器或電阻器，所以這些LED更易于設計、測試和制造。這種簡化的過程不僅為生產(chǎn)過程節(jié)約了時間和金錢，而且還可以加快產(chǎn)品的上市時間。
節(jié)省成本
大功率LED需要進行熱管理，這極大地增加了LED的成本。在設計過程中，最昂貴的附加物就是散熱片。散熱片可以由各種金屬材料制作，這些材料既包括相對便宜的鋁，也包括導電性能更好但卻更昂貴的材料(如銅和銀)。這些昂貴的材料可能導致大功率產(chǎn)品的成本增加1~10美元，而標準LED器件就可以避免這種成本的增加。
同樣，大功率LED也需要使用MCPCB作為另一種被動冷卻技術(shù)來控制結(jié)點溫度。因為MCPCB的材料具有更好的導熱性，所以相比于標準LED使用的更便宜的FR4 PCB，這些電路板的散熱效率更高。然而，其成本卻可能高達FR4 PCB成本的5倍。使用更便宜的FR4 PCB，根除對昂貴散熱片的需求，以及簡化設計的考慮事項，可以節(jié)約高達60%的成本。
節(jié)省空間
當設備的內(nèi)部空間限制非常大時，標準LED通常是最佳的選擇。如上所述，大功率LED需要額外使用散熱片以及總體來說較占空間的冷卻技術(shù)。其首要任務是創(chuàng)造更多的表面積，以通過對流和輻射冷卻。表面積較大可以更有效地幫助減少熱量，但是同時也增加了大功率LED的體積。這對于較小空間和較小產(chǎn)品而言，增加了設計障礙。
標準LED陣列通常不需要占用空間的驅(qū)動器、電容器和電阻器(這些均為大功率LED所需)，從而節(jié)省了高達50%的空間。針對有限空間的應用，標準LED陣列可以提供與大功率LED相等的亮度，而同時又能極大地節(jié)省空間。
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標準和大功率應用
因此，如何能夠斷定一個大功率LED或一個或多個標準LED的組合更適用于某個特定的應用呢?對于某些設計而言，可以很清楚地做出選擇。
體積較小、通過電池供電或便攜式的設備(例如消費類電子產(chǎn)品、重點照明和標準指示燈等)，已經(jīng)在很長一段時間內(nèi)使用了標準LED，而且有可能繼續(xù)使用。同樣，一些領(lǐng)域?qū)^續(xù)使用大功率LED技術(shù)，包括：一般戶外照明、大面積的室內(nèi)照明(軌道燈、燈泡替換物)以及汽車前照燈等。
但是，其他領(lǐng)域處于灰色區(qū)域，可能需要認真思考。這些領(lǐng)域包含了空間較小的照明，例如：汽車手套箱和車廂、室內(nèi)和室外標志、牙科和醫(yī)療設備以及工業(yè)控制狀態(tài)指示燈等等。
更合適的技術(shù)
LED制造商可以幫助客戶找到一種有效的途徑走出灰色區(qū)域，并為他們選擇合適的技術(shù)。下面列舉了一些例子。
一家領(lǐng)先的器具制造商從事于冰箱內(nèi)部的照明設計。最初的設計需要三個大功率的1W LED，以便滿足特定的亮度水平要求。Lumex為該制造商提供了一個可選擇的解決方案：使用一個配有特殊透鏡的、由18個標準的高亮度5mm LED組成的陣列。通過將三個大功率LED換成18個標準的LED，這家器具制造商節(jié)約了50%的成本，并在冰箱內(nèi)未產(chǎn)生任何的過熱。
有時，大功率技術(shù)非常適用于這些灰色區(qū)域。另一個客戶(一家校準監(jiān)控系統(tǒng)供應商)與Lumex接洽，以分析他們現(xiàn)有的3×3英寸板(使用了36個1/4W標準表貼LED)的效率。Lumex為其提供了一個定制設計解決方案：使用9個1W大功率器件替代這36個1/4W LED，而又不改變功耗要求。盡管需要添加MCPCB，但這種新技術(shù)卻仍然節(jié)省了25%的成本和15%的空間。
做出正確選擇
為產(chǎn)品選擇合適LED的最佳途徑是和供應商進行交談：他們擁有各種標準的和大功率的LED。供應商應設法真正了解客戶的特定應用要求，而不是為客戶推薦一種千篇一律的特定技術(shù)。
優(yōu)秀供應商將設法了解客戶的特定技術(shù)需求，并通過提出問題確定所需的最大/最小強度輸出、可用的功率、整個系統(tǒng)的理想成本范圍、內(nèi)部空間限制、照明區(qū)域的大小、產(chǎn)品的使用領(lǐng)域以及一般的工作溫度，來制定一種定制的解決方案。徹底研究這些標準可以幫助客戶決定更適用于應用的是標準LED還是大功率LED，同時，也會對產(chǎn)品設計的成功和最終效益產(chǎn)生深遠影響。
