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LED燈設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，知名企業(yè)的產(chǎn)品解讀
白熾燈在一百多年里變化不大，但新興的LED球泡燈卻在嘗試著各種不同的造型和運(yùn)作原理，使基于LED的改造燈至今仍是固態(tài)照明（SSL）行業(yè)最熱門(mén)的話題之一，尤其是在2012年及2013年上半年，下面就介紹一些先驅(qū)們。盡管各種燈的外形、大小不一，但都基于LED光源這一先天優(yōu)勢(shì)，節(jié)約能源優(yōu)勢(shì)誘人。在全球范圍內(nèi)，LED球泡燈因適用于數(shù)量龐大的原白熾燈插座而使其制造商熱情不減。因其基本尺寸和插座的類型是固定的，制造商正在采取完全不同的方法，試圖贏得這可能很短暫的市場(chǎng)。
我們將在本文討論多種全方位的A-燈的設(shè)計(jì)主題，也是目前使用最普遍的燈。由于LED球泡燈的高壽命，預(yù)計(jì)很快就會(huì)市場(chǎng)飽和，2012年年中就有專家預(yù)言LED球泡燈五年內(nèi)將市場(chǎng)飽和。有兩個(gè)原因，首先，需求會(huì)下降，因?yàn)殚L(zhǎng)壽命的LED燈已占主導(dǎo)地位，并不需要經(jīng)常更換；第二，為特定目的制造的SSL燈具將更好地利用LED光源，將越來(lái)越受歡迎，即使在住宅應(yīng)用。
討論完市場(chǎng)，讓我們過(guò)渡到產(chǎn)品和設(shè)計(jì)方法的討論。首先要談到飛利浦，其LED球泡燈在這方面獲獎(jiǎng)?lì)H多，包括美國(guó)能源署（DOE）的L獎(jiǎng)。飛利浦推出了多款LED球泡燈，但可能最有名的是以遠(yuǎn)程熒光粉為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，當(dāng)關(guān)閉電源后具有黃色或橙色的色調(diào)。遠(yuǎn)程熒光粉設(shè)計(jì)結(jié)合了非常有效的藍(lán)光LED與熒光粉的二次光學(xué)器件，提供了一個(gè)光效優(yōu)于使用熒光粉轉(zhuǎn)換白光LED的設(shè)計(jì)。此外，遠(yuǎn)程磷光體可以提供更一致的顏色保養(yǎng)，因?yàn)樵跓晒怏w不受由LED產(chǎn)生的熱量，因此不會(huì)使顏色隨著時(shí)間逐漸發(fā)生變化。
圖中顯示的三款燈為 L獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)燈、EnduraLED系列、LED節(jié)能燈A19，該系列產(chǎn)品有相同的形狀，都基于三個(gè)照明腔與分段之間的空氣流動(dòng)通道用于冷卻。這些LED被安裝在一個(gè)垂直的電路板上，大致垂直于每個(gè)段的中心軸線。這些LED外形上部外擴(kuò)、下部收縮，提供一個(gè)全向波束。但L獎(jiǎng)燈在設(shè)計(jì)上有些差異，采用不同的熒光粉組成，并增加了一些紅色的LED指示燈，能效超過(guò)90流明/瓦。相較起來(lái)，價(jià)格略低的EnduraLED產(chǎn)品采用了熒光體吸收更多的藍(lán)光LED燈，依然提供了溫暖的2700K色溫，不過(guò)流明輸出和效率略低。最右的燈是飛利浦在2012年年底推出的，可取代60W白熾燈，外形大致相同，但在電源關(guān)閉時(shí)外觀依舊是白色的，新的設(shè)計(jì)也消除了分段的方法。飛利浦雖然一直遠(yuǎn)程熒光粉燈的優(yōu)秀表現(xiàn)，但這一新燈具的推出可能是飛利浦感受到了消費(fèi)者傳統(tǒng)眼光的壓力，轉(zhuǎn)而新推出與傳統(tǒng)外觀更相似的燈具。
影雅Insignia是百思買（全球最大家用電器和電子產(chǎn)品零售集團(tuán)）的自有品牌，生產(chǎn)許多類型的消費(fèi)電子產(chǎn)品，包括電視機(jī)。在2012年的11月宣布推出由科銳供應(yīng)LED的SSL燈具，這一款LED球泡燈不同于飛利浦，采用了一種類似垂直安裝的LED，提供良好的光分布。外觀為白色，比較傳統(tǒng)，可以清楚地看到冷卻方式為表面兩個(gè)分隔的三層球面?zhèn)纫恚琇ED安裝在球泡內(nèi)曲面兩側(cè)，在球泡內(nèi)部正中心什么都沒(méi)有。這樣的設(shè)計(jì)使13W的燈泡燈表現(xiàn)良好，具有良好的全向波束和售價(jià)16.99美元的價(jià)格，800lm及相當(dāng)于60W的表現(xiàn)。百思買還提供一個(gè)9W、450流明、相當(dāng)于40W的同系列燈。該產(chǎn)品普遍反映，調(diào)光性能好。科銳在設(shè)計(jì)上進(jìn)行了熱學(xué)、電學(xué)、機(jī)械、光度及光學(xué)（TEMPO）的測(cè)試配套。
Rambus公司也帶來(lái)了一種新的改造燈方法，該公司是一家知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）的專家，不制造產(chǎn)品，而是技術(shù)授權(quán)給其他廠商。其推出的照明技術(shù)為提供小的光學(xué)元件稱為微透鏡光導(dǎo)技術(shù)（MicroLens），將LED光源的光線傳播出去，并包括嵌入在導(dǎo)向器的層內(nèi)偏轉(zhuǎn)一些光線，以提供自然的漫射光。
這一技術(shù)目前被應(yīng)用于開(kāi)發(fā)平面照明，GE照明、庫(kù)柏照明、Fern-Howard都是該技術(shù)被授權(quán)的企業(yè)之一，GE照明還推出了相應(yīng)的LED面板燈。Rambus公司在拉斯維加斯消費(fèi)電子展上推出了這一名為Elite 系列的相當(dāng)于60W A19燈。該燈使用三個(gè)圓筒形的MicroLens段，基本上形成一個(gè)圓筒形燈。LED被安裝在圍繞燈閃亮向上進(jìn)入光導(dǎo)的基底循環(huán)的方式。Rambus公司認(rèn)為，采用該技術(shù)將使制造成本更低。
Rambus公司的燈是在2012年下半年宣布使用光導(dǎo)技術(shù)的第二個(gè)產(chǎn)品，第一個(gè)是3M（歷史悠久的多元化跨國(guó)企業(yè)）。其推出的燈泡大大簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)程序的位置在相對(duì)寬敞的球部，大多數(shù)其他的SSL燈具都將其放進(jìn)了燈的底座或頸部。3M的設(shè)計(jì)允許空氣通過(guò)燈泡底部流入，并通過(guò)燈泡頂部上半球的槽口流出，以此來(lái)冷卻LED和驅(qū)動(dòng)器。LED被安裝在球泡的頸部，該設(shè)計(jì)還在光學(xué)引擎上使用了3M的增強(qiáng)鏡面反光材料，并采用3M電連接器。該燈泡在沃爾瑪商店出售，25美元、800流明。3M公司同時(shí)提供3000K和5000K的版本，暖白色版本采用十個(gè)LED，提供指定的通量，而冷白色版本使用九個(gè)LED。
在2012年五月的國(guó)際燈具展上，很多照明企業(yè)都發(fā)布了將推出商業(yè)級(jí)的相當(dāng)于100W的LED燈，如GE照明、開(kāi)關(guān)照明、飛利浦照明、照明科學(xué)集團(tuán)和歐司朗等，并承諾第一個(gè)進(jìn)入市場(chǎng)，但最后歐司朗比飛利浦早一點(diǎn)首先贏得了比賽，歐司朗在2012年十一月中旬在一些零售商店推出了喜萬(wàn)年（Osram Sylvania）20W的LED燈A21。飛利浦的EnduraLED燈具在12月1日才出現(xiàn)在Home Depot商店。
喜萬(wàn)年照明產(chǎn)品輸出為1600流明，功效為80流明/瓦，在2700K的色溫下顯色指數(shù)為80，并且是可調(diào)至10％。歐司朗表示，喜萬(wàn)年照明產(chǎn)品在25000小時(shí)額定壽命。該喜萬(wàn)年設(shè)計(jì)，像許多其他的SSL改造燈，采用的是分段式的架構(gòu)，交叉冷卻通道和光線分布。在關(guān)閉狀態(tài)它是白色的。 A21燈相比A19燈，可以有稍長(zhǎng)的頸部，略有大小差異，在許多應(yīng)用中都無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)樗鼈兌际褂孟嗤膼?ài)迪生插座。但A21燈不適合在每一個(gè)應(yīng)用程序。飛利浦相當(dāng)于100W的LED燈泡也是A21，提供1780流明、消耗22W。
下面這款燈泡來(lái)自GE，GE已投資Nuventix公司并獲得該公司的SynJet技術(shù)特許，包括建立空氣脈沖主動(dòng)散熱裝置。GE在其1600流明燈泡中采用了SynJet技術(shù)，這一主動(dòng)冷卻技術(shù)能幫助最大限度地減少散熱片的大小，并能采用A19的外形尺寸，不過(guò)，因采用了SynJet，需消耗少量的能量，1600流明的設(shè)計(jì)將消耗27W。
之前，網(wǎng)上曾首介紹一種新型的液冷LED燈泡。雖然它的功率很小，卻能發(fā)出與100瓦白熾燈泡相同的亮度。Switch公司表示，它的最大亮點(diǎn)在于能比普通白熾燈泡節(jié)能80%。就商業(yè)應(yīng)用而言，這款燈泡的投資回報(bào)期預(yù)計(jì)為6個(gè)月，所以對(duì)商戶來(lái)說(shuō)，更換成這批燈泡是很合算的。此款設(shè)計(jì)的新型燈泡著重于依靠惰性冷卻液體驅(qū)動(dòng)，以使LED燈具以較少的組件通過(guò)更高的電流以便得到更高的照明亮度。磨砂的燈泡外殼能使燈光向各個(gè)方向發(fā)散，在燈具上的金屬梳狀擋板設(shè)計(jì)安裝成與惰性液體為一體，以使燈泡體的高溫對(duì)流并發(fā)散到環(huán)境中。Switch稱其為自冷環(huán)境。
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