迄今為止，“光引擎”還沒有一個非常嚴格而又確切的定義，以致不少讀者還不知道到底什麼是光引擎。有人把它定義為“LED光引擎(lightengine)是指包含LED封裝(組件)或LED數組(模塊)、LED驅動器、以及其它亮度


、熱學、機械和電氣組件的整體組合。該裝置要通過一個與LED燈具匹配的常規連接器直接連接到分支電路
，該LED燈具設計成不使用標準燈座。”這個定義看上去好像很完整，但是往往會使人困惑，因為它還包括了“其它亮度、熱學、機械和電氣組件”。

其實可以非常簡單地給光引擎下一個定義：那就是凡是把LED光源和LED驅動電源結合為一個模塊的就可以稱為光引擎。更通俗一點的可以這樣來說，凡是把恒流驅動源放到LED鋁基板上去就成為光引擎。

有人把COB LED稱為光引擎，顯然不對
，因為它沒有集成恒流驅動源
，沒有“驅動”
，怎麼能夠稱為“引擎”？

congdianyuandezhongleiyoukeyifenweizhiliuguangyinqinghejiaoliuguangyinqingliangdalei。buguo，dangqianyouyushineidengjukaishidaliangcaiyongguangyinqing，suoyiwomengengduoguanzhujiaoliushidiandeguangyinqing。

那麼是不是整個LED燈具也可以稱為光引擎呢?當(dang)然(ran)不(bu)可(ke)以(yi)。正(zheng)如(ru)整(zheng)個(ge)汽(qi)車(che)不(bu)能(neng)稱(cheng)為(wei)引(yin)擎(qing)一(yi)樣(yang)，引(yin)擎(qing)是(shi)汽(qi)車(che)的(de)動(dong)力(li)總(zong)成(cheng)
，但(dan)是(shi)不(bu)等(deng)於(yu)汽(qi)車(che)，還(hai)要(yao)加(jia)上(shang)外(wai)殼(ke)才(cai)能(neng)成(cheng)為(wei)汽(qi)車(che)。之(zhi)所(suo)以(yi)需(xu)要(yao)有(you)光(guang)引(yin)擎(qing)這(zhe)樣(yang)的(de)產(chan)品(pin)
，是(shi)因(yin)為(wei)所(suo)有(you)的(de)燈(deng)具(ju)有(you)各(ge)式(shi)各(ge)樣(yang)的(de)外(wai)觀(guan)。有(you)些(xie)燈(deng)具(ju)甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)稱(cheng)為(wei)藝(yi)術(shu)品(pin)。就(jiu)拿(na)白(bai)熾(chi)燈(deng)來(lai)說(shuo)，可(ke)以(yi)說(shuo)它(ta)隻(zhi)有(you)最(zui)簡(jian)單(dan)的(de)燈(deng)泡(pao)一(yi)種(zhong)形(xing)式(shi)，頂(ding)多(duo)再(zai)加(jia)上(shang)蠟(la)燭(zhu)燈(deng)或(huo)極(ji)小(xiao)的(de)聖(sheng)誕(dan)燈(deng)。可(ke)是(shi)它(ta)的(de)外(wai)形(xing)可(ke)是(shi)有(you)各(ge)式(shi)各(ge)樣(yang)的(de)。尤(you)其(qi)是(shi)水(shui)晶(jing)燈(deng)更(geng)是(shi)各(ge)式(shi)各(ge)樣(yang)的(de)工(gong)藝(yi)美(mei)術(shu)品(pin)，極(ji)其(qi)華(hua)麗(li)。但(dan)是(shi)LED還必須加上極其複雜的恒流驅動源才能相當於一個白熾燈一樣工作(接上220V就可以亮)。如果把LED做成光引擎，它就也像白熾燈一樣接上220V就可以亮(當然還需要有與其相配的散熱器)。這樣一方麵有助於標準化，另一方麵也可以大大地便於外殼(和散熱器)設計者發揮其所能。

采用光引擎的好處

很hen多duo人ren認ren為wei推tui廣guang光guang引yin擎qing的de主zhu要yao目mu的de是shi為wei了le標biao準zhun化hua以yi增zeng加jia其qi互hu換huan性xing。其qi實shi這zhe種zhong標biao準zhun化hua並bing不bu應ying該gai隻zhi從cong光guang引yin擎qing著zhe手shou，而er是shi應ying該gai在zai統tong一yi散san熱re器qi和he光guang引yin擎qing之zhi間jian的de接jie口kou上shang著zhe手shou。就jiu拿naLED球(qiu)泡(pao)燈(deng)來(lai)說(shuo)，需(xu)要(yao)統(tong)一(yi)的(de)基(ji)本(ben)上(shang)就(jiu)是(shi)光(guang)引(yin)擎(qing)和(he)散(san)熱(re)器(qi)的(de)尺(chi)寸(cun)，具(ju)體(ti)涉(she)及(ji)到(dao)定(ding)位(wei)螺(luo)釘(ding)孔(kong)和(he)散(san)熱(re)器(qi)的(de)定(ding)位(wei)螺(luo)釘(ding)孔(kong)的(de)尺(chi)寸(cun)位(wei)置(zhi)。即(ji)使(shi)是(shi)這(zhe)麼(me)具(ju)體(ti)的(de)問(wen)題(ti)，也(ye)還(hai)有(you)很(hen)多(duo)難(nan)處(chu)。因(yin)為(wei)它(ta)是(shi)和(he)瓦(wa)數(shu)和(he)散(san)熱(re)器(qi)的(de)散(san)熱(re)能(neng)力(li)都(dou)有(you)關(guan)係(xi)。所(suo)以(yi)推(tui)廣(guang)光(guang)引(yin)擎(qing)不(bu)能(neng)隻(zhi)從(cong)互(hu)換(huan)性(xing)的(de)好(hao)處(chu)來(lai)著(zhe)眼(yan)。

可以說推廣光引擎的最大好處有以下幾個方麵：

1.降低LED照明燈具廠家研發費用，縮短產品生產周期

因為所有LED燈(deng)具(ju)的(de)光(guang)學(xue)和(he)電(dian)氣(qi)指(zhi)標(biao)都(dou)由(you)光(guang)引(yin)擎(qing)生(sheng)產(chan)廠(chang)家(jia)製(zhi)定(ding)了(le)。甚(shen)至(zhi)還(hai)推(tui)薦(jian)了(le)相(xiang)應(ying)的(de)散(san)熱(re)器(qi)。燈(deng)具(ju)廠(chang)家(jia)隻(zhi)要(yao)把(ba)光(guang)引(yin)擎(qing)安(an)裝(zhuang)到(dao)散(san)熱(re)器(qi)裏(li)麵(mian)去(qu)就(jiu)可(ke)以(yi)了(le)。燈(deng)具(ju)廠(chang)商(shang)甚(shen)至(zhi)不(bu)需(xu)要(yao)經(jing)驗(yan)豐(feng)富(fu)的(de)光(guang)學(xue)、電子工程師，也不需要購買昂貴的光學和電子儀器設備。換句話說
，光引擎可以大大降低LED燈具廠的準入門限
，但卻不會因此而降低LED燈具的產品質量。當然這要求光引擎的生產廠家本身就要有極高的水平才行。

2.推廣光引擎可以大大加速LED燈具的推廣

最近幾年隨著白熾燈的禁產
，LED燈具即將迎來爆炸式的增長。LED燈具廠如雨後春筍般的大量湧出。這雖然是一種必然趨勢
，但是也帶來了很多問題，尤其是表現在LED燈具的質量上的良莠不齊和各個廠商之間的無序的價格戰。LED光guang引yin擎qing的de出chu現xian可ke以yi在zai很hen大da程cheng度du上shang解jie決jue這zhe類lei問wen題ti。因yin為wei質zhi量liang是shi由you幾ji家jia生sheng產chan光guang引yin擎qing的de大da廠chang決jue定ding，價jia格ge也ye不bu可ke能neng有you太tai大da的de出chu入ru。這zhe就jiu大da大da地di減jian少shao了le由you無wu序xu競jing爭zheng而er引yin起qi的de內nei耗hao。有you助zhu於yuLED燈具產業的高速發展。

3.提升了LED燈具的整體性能

例如提高了整體光效
，這裏是指包括電源效率在內的整體光效，當然對於整燈來說也還應當包括燈罩的透光率(不過這不是由生產光引擎的公司負責，而是由生產散熱器的公司負責)。也可以提高色溫，顯色指數等指標。

4.降低了成本

至少可以省去了恒流驅動源的印製板，及其生產成本。

目前來說
，最簡單而最重要的就是用於LED球泡燈的光引擎。下麵我們就來看一下這種光引擎的構成。
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LED球泡燈的光引擎

對於球泡燈來說，它的構成已經是非常接近標準化的了。它主要是由三大部分構成：LED光源、恒流驅動電源、散熱器和外殼(包括燈頭和燈罩)。
所以如果就拿LED球泡燈來說，如果要做成光引擎就必須把它的電源板和LED板合成為一塊板
，可以看出其難度是很大的。

1、開關電源不適合做光引擎

開關電源雖然性能比較好，效率也比較高，但是最大的缺點就是元件數目非常多，要和LED燈板集成在一起有很大難度。有人就曾經試圖這樣做，其結果是非常擁擠(見圖2)
從這張照片可以看出，整個開關電源幾乎占據了70%以上的麵積
，而把LED的空間減到最小。這種結構顯然是不可行的
，因為它不但減小了LED的發光麵積，也擋去一部分光線。而且最大的問題是減小了LED的散熱麵積。圖中看來可能是5個1W的LED。如果要做成9W或10W的球泡燈更是完全不可能實現的了。
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2、線性電源可以減少元件數但效率過低

為了減少元件數，最簡單的方法是改用線性電源
，通常線性電源隻有5-6個元件，這樣就可以大大減小所占用的麵積。目前市麵上的光引擎大多數都是采用無電解電容的線性恒流源，無電解電容方案是美國ExClara公司於2011年8月提出來的，以後有6-7家公司模仿他們的思路開發出類似的芯片。它的基本原理就是在輸入交流電壓波形的不同值時接入以不同恒流值驅動的LED串，以得到和交流整流以後半個正弦波形相匹配的電流波形，從而可以得到接近於1的功率因數。這個可以從這種芯片的內部結構圖和波形圖來理解。圖3就是美國Supertex公司的CL8801芯片的內部結構圖。
它的電流和電壓波形如圖4所示。由圖中可以看出，當交流電壓上升至某一值時第一個開關接通，第一串LED導通
，同時選用第一個恒流源
；繼續上升至更高值時第一個開關斷開，第二個開關接通，第一串連同第二串LED以更高電流的第二個恒流源導通，以此類推，最後一串導通時間最短，但導通電流最大(最後一個恒流源)。從而形成一個接近於電壓波形(半個正弦波)的電流波形
，從而得到最高的功率因數。但是也帶來一係列的缺點和問題(見後麵)。

下麵就是幾種采用無電解電容線性恒流源的光引擎：
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這些都是無電解電容的線性恒流源的方案，達鑫的DS6622采用了一個橋堆一個壓敏電阻，3個電阻一個電容和兩顆IC(DS6622)
，一共8個元件，隻占據了10%左右的麵積。這種光引擎從占用麵積來看，是一種可行的方案。然而它的缺點是和所有普通的線性電源一樣
，按照ExClara給出的數據，當輸入市電電壓變化+/-10%時，其效率為84%-93%。而且還隻允許市電電壓變化小於20%範圍內和LED電壓也必須在設計值的10%範圍內


，否則效率會變得十分低下。在SU1203的規格書中給出了它的電源效率如圖6所示。
由圖中可以看出

，在輸入電壓為200V時，其效率約為96%，而輸入電壓為245V時其效率約為80%。平均值約為88%，和220V時的效率相當。如果用190V時效率為100%(不可能！)，260V時效率為70%，那麼平均值為85%。歸納起來這種無電解電容方案的缺點和問題如下：

1.效率低下，約為88%左右。
2.LED不是直流驅動
，而是時通時斷，所以LED利用率低，最後一串LED的高脈衝電流也會影響其壽命。
3.整體發光效率要比有電解電容低15%左右。
4.電流波形接近半個正弦波，所以會有100Hz的閃爍。無法用於數碼相機照相和安保係統中。

電源和燈板合並會引起嚴重的散熱問題

caiyongputongdexianxinghengliuyuanshibushiyizhongkexingdeguangyinqingfanganne
？bushiruci。suirantajiejuelezhanyongkongjiandewenti，danshichuleshangmianyijingtidaodequedianyiwaihaiyouyigebunenghulvedequedian
，najiushisanrewenti。suiranbuguandianyuanfangzainali，tadereliangzongguishiyaotongguosanreqisandaokongjian，danshidangdianyuanhedengbanfangzaiyiqideshihou
，dianyuansuoxiaohaodegonglvhuibianchengreliangerzhijiejiadaodengbanshang，jiuhuizengjiadengbansuoxusanqudereliang，zhejiuhuizenggaoLED的結溫，降低其壽命。而且線性恒流源最大的缺點就是效率極其低下。所以這是一個極為嚴重的問題。

下麵舉一個例子來說明這個問題：

假定一個10W的LED球泡燈
，就是說其燈板上有9W的LED。或者說它需要9W的供電。采用無電解電容方案以後它的效率為84%-93%，平均值為88.5%。也就是它在供給8.85W的功率給LED燈板時



，本身要消耗11.5%的功率，也就是消耗了1.15W的功率。那麼如果這個電源也安裝到燈板上去，勢必要增加燈板的熱量
，但是燈板增加了不止11.5%的熱量！為什麼
？

因為8.85W的LED並不是這8.85W全部變成了熱，而是有一部分變成了光發出去。當前的LED的發光效率在30%左右。假定發光效率為40%，那麼有60%的能量都變成了熱量，也就是有5.4W的熱量需要散發出去。現在又增加了1.15W，變成6.55W。也就是增加了21.3%的熱量。雖然本來的散熱器也需要把這部分熱量散發出去，但是現在把這部分熱加到了LED燈(deng)板(ban)。因(yin)為(wei)電(dian)源(yuan)是(shi)放(fang)在(zai)燈(deng)板(ban)的(de)電(dian)路(lu)麵(mian)
，而(er)電(dian)路(lu)麵(mian)要(yao)傳(chuan)到(dao)散(san)熱(re)器(qi)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)兩(liang)個(ge)絕(jue)緣(yuan)介(jie)質(zhi)，一(yi)個(ge)是(shi)印(yin)製(zhi)板(ban)的(de)絕(jue)緣(yuan)介(jie)質(zhi)，另(ling)一(yi)個(ge)是(shi)鋁(lv)基(ji)板(ban)和(he)散(san)熱(re)器(qi)之(zhi)間(jian)的(de)絕(jue)緣(yuan)介(jie)質(zhi)
，所(suo)以(yi)電(dian)路(lu)麵(mian)的(de)溫(wen)度(du)和(he)散(san)熱(re)器(qi)的(de)溫(wen)度(du)是(shi)不(bu)同(tong)的(de)
，而(er)LED是放在鋁基板的電路麵的。也就是說由於電源放到了電路麵就會使鋁基板的電路麵熱量增加了21.3%
，這會導致LED的結溫也升高21.3%。而結溫增加對壽命的影響到底有多大呢?這可以參看Cree公司給出的結溫和壽命的曲線(圖7)。
這個曲線是以光衰至70%作為壽命的標誌，假如原來的LED結溫是85度
，其70%光衰的壽命是3.1萬小時。現在結溫升高了21.3%，也就是升高到100度左右
，它的壽命就從3.1萬小時降低到1.5萬小時
，也就是降低了16,000小時。所以這種溫升對壽命的影響是相當嚴重的。如果本來聲稱壽命可以高達3萬小時，現在實際的壽命隻有1.5萬小時。也就是說，這種無電解電容方案的光引擎會嚴重降低LED的壽命。
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閃爍效應

100Hz的閃爍效應可以在采用數碼相機照相時很明顯地看出來。下麵的兩幅照片(圖8)左邊一幅是采用無電解電容LED燈具照的。右邊一幅則是采用有電解電容LED燈具照的。
首爾光引擎的實測結果

首爾半導體公司生產了一種光引擎Acrich2，從它的電路圖可以看出
，它也是采用無電解電容方案的線性電源，其外形圖如圖9所示，電路圖如圖10所示。
我們實測了它的參數：在220V時，其輸入功率為4.489W，總光通量為297.7lm，發光效率隻有66.3lm/W，顯色指數為83.1，功率因數為0.975。可見其光效十分低下。而且隨著輸入電壓的增高，其效率還會進一步降低(見圖11a和圖11b)。
從圖11a中可以看出，當輸入電壓從220V增加到255V時，輸入功率增加1.2倍
，而輸出流明隻增加1.1倍。也就是光效會降低1.1倍。根據Acrich2的數據表，它的電源芯片的功率耗散為1W
，而輸入功率為4.5W，所以它的電源效率隻有78%。而且這個1W的功率加到LED鋁基板上
，肯定會增加鋁基板的熱量，提高LED結溫，從而降低LED的壽命！它的唯一優點是功率因數高，但是由於它的功率小於5W，無論是美國的能源之星或是中國的國家標準都不要求功率因數。所以這個優點也是多餘的!

結論

目前幾乎市麵上所有的LED光引擎都是采用無電解電容的方案，這種方案不僅存在效率低，增加燈板的熱量，降低LED的壽命，而且還存在有LED利用率低下
，整體光效降低15%，而且還有100Hz的頻閃！

由此看來要想使LED光引擎能夠成為現實的關鍵技術必須有極高效率的恒流驅動源，有了極高效率的恒流驅動源才有可能把電源放到LED鋁基板上去，現有的所有無電解電容方案都不是合適的光引擎方案。

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