各亚洲企业LED 灯泡产品分析

随着LED 灯泡价格降低,LED 灯泡开始全面普及。 最近,不仅是日本厂商,中国大陆、韩国、台湾以及欧洲厂商也开始致力于LED 灯泡产品化。因此,对东亚地区销售9款LED 灯泡进行测试和拆解,发现日本厂商和海外厂商设计上存在巨大差异。 LED灯泡特点是耗电量低,价格比白炽灯泡高,很多用户认为存在“较大”、“较重”等设计方面的问题。本次拆解就是希望找到解决这些问题的答案。 图一  产品参数列表 此次共拆解了9款LED灯泡,分别为从韩国、中国大陆和台湾销售的产品中随机挑选出来8款,以及从日本销售的产品中选择外观最接近白炽灯泡的1款。这些产品均采用E26/27普通灯口。产品的标称值方面,耗电量在4~7.5W范围之内,总光通量在210~600lm范围内。其中,将耗电量和总光通量接近的东芝照明技术的7.2W产品、韩国三星LED的7.1W产品以及中国勤上光电的7.5W产品作为A组,其余作为B组。 图二  产品分组 东芝照明技术的7.2W产品、三星LED的7.1W产品以及勤上光电的7.5W产品由于耗电量和总光通量接近,所以列为A组,其他的作为B组。耗电量和总光通量均为标称值。 通过拆解发现日本厂商重视产品设计,而海外厂商考虑降低成本。 最能体现这一差异就是LED 灯泡底座。海外厂商均配备有散热片而这次拆解的日本厂商产品有不带散热片。这么一想,可能或认为没有带散热片的产品便宜,但其实没有散热片时,往往需要使用耐热高的材料,成本并没有降低多少。 东芝照明回复不使用散热片使为了提高产品设计。比较多的日本厂商都在努力使LED 灯泡形状接近白炽灯泡。本次拆解的其他厂商则采用粗放设计,削减成本。 下面我们来看看外观设计上设计差异导致外壳温度不同。 拆解前,首先测量了亮灯状态下LED灯泡的温度。目的是确认在外观上存在明显差异的底座(散热部)差异是否会体现在温度上。LED的光线极少含有红外线成分,因此灯光照射的灯罩部分并不会太热。但底座是LED芯片的散热部,因此温度较高。此次在认为底座会变得最热的部分(LED的安装位置附近)粘贴了放射率为0.95的胶带,利用热像仪测量了胶带的温度。 9款LED灯泡中,底座的表面温度最高的是东芝照明技术的7.2W产品。在A组内进行比较,三星LED的7.1W产品约为47℃,勤上光电的7.5W产品约为43℃,而东芝照明技术的7.2W产品约为61℃,比这两款高出了14~18℃。 图三 A组产品 温度测试 注释:在LED灯泡的底座上粘贴放射率为0.95的胶带,采用NEC Avio红外线技术公司的热像仪“TH6300”测量了胶带的温度。使用放射率为0.95的胶带是为了将测量位置的放射率统一为0.95。通过测量胶带上的温度,可获得准确的温度。放射率越接近1,散热体就越理想。另外,温度测量得到了Thermal Design Laboratory代表董事国峯尚树的协助。点亮LED灯泡10多分钟后进行的测量。东芝照明技术的7.2W产品由于底座的放射率较低,因此外表温度显示的较低,但实际高达61℃左右。 图四 B组产品 温度测试 注释:台湾Star Comgistic Capital公司的4W产品采用了与耗电量不相符的大型底座,表面温度为38℃,在9款产品中最低。 对底座的放射率进行计算后得出,东芝照明技术的7.2W产品约为0.37,三星LED的7.1W产品约为0.6,勤上光电的7.5W产品约为0.64。放射率低意味着使用了不容易从底座向外部散热的材质。三星LED和勤上光电的底座采用配备散热片的铝压铸件制造,而东芝照明技术的底座采用薄铝板制造。虽然东芝照明称“通过对表面进行耐酸铝处理提高了放射率”,但在我们的测量中,该值仍然低于其他公司。 即便底座的表面温度达到61℃左右,“实际使用时完全没有问题”(东芝照明技术)。LED灯泡的底座温度由各厂商根据自主标准决定。“即使表面温度稍高,如果能保证LED芯片的接合温度在一定值以下,基本不会影响发光效率和寿命等”(LED灯泡厂商的技术人员)。相反,“就设计性而言比较重要的是尽可能允许表面温度升高,从而最大限度简化散热机构”(该技术人员)。也就是说,在热设计方面,海外厂商的性能指标还稍留有余地。 通过减少芯片数降低成本 取下LED灯泡的灯罩后,呈现在眼前的便是LED封装。封装有LED芯片的LED封装是决定光质量的重要部件,同时也是“LED灯泡中成本最高的部分”(多数LED灯泡厂商)。 图五 A组产品LED 芯片 注释:东芝照明技术的7.2W产品采用发光效率较高的COB型LED。而三星LED的7.1W产品和勤上光电的7.5W产品均采用了普通的SMD型LED。最近,SMD中发光效率高的产品也不断增多,因此已经不能简单认为只有COB的发光效率出色了。部件的厂商名和部件作用为本站推测。 图六 B组产品LED 芯片 注释:荷兰皇家飞利浦电子的6W产品配备的飞利浦流明生产的LED“LUXEON Rebel”,LED芯片的尺寸达到了1mm见方。为了避免热应力,飞利浦流明推荐将该LED封装到进行了图案加工的FR-4基板中,而实际上就使用了这种基板。除此之外的其他品种都采用了铝LED封装基板。 海外厂商的LED灯泡大多都为仅采用少量高功率表面贴装器件(Surface-Mounted Device,SMD)型LED封装的设计。例如,中国真明丽控股有限公司(真明丽控股)的7W产品和荷兰皇家飞利浦电子(Royal Philips Electronics)的6W产品只使用了4个SMD封装,每个SMD封装里配备1枚大型LED芯片。这种设计“不利于光的均匀性和发光效率,但在成本方面占有优势”(协助拆解的技术人员)。原因是,可以通过增加每枚芯片的输入功率来提高亮度,减少所需的LED芯片数量。不过,这样做芯片的发热量会增加,因此需要相应的散热机构。 相反,东芝照明技术的7.2W产品则通过采用多个小型LED芯片,降低每枚芯片的输入功率,由此提高发光效率。该公司采用在基板上直接封装96枚LED芯片的COB(Chip On Board)技术。虽然有观点认为,由于使用的芯片数量较多,因此LED本身的成本会升高,但“此举能改善发光效率,不但可简化散热机构,还不容易出现发光不均现象”(该公司)。 另外,在此次拆解中,根据LED的外观可以推断出以下4款产品的LED供应商。勤上光电的7.5W产品和皇家飞利浦电子的6W产品估计配备的是美国飞利浦流明(Philips […]

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LED Lighting Brands from Japan, China and South Korea Could Dominate Global Markets

May 15, 2011. The LED lighting industry is still highly fragmented with many start-up competitors. As the technology matures, industry consolidation will occur, and there will be a flight to quality and to established brands. Multinational and local LED lighting manufacturers, such as Philips, Osram, Toshiba, Kingsun and Neo-Neon are among the many strong contenders […]

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