松下直管型LED燈系統結構解析

　　直管型LED燈的目標是取代辦公室等使用的直管型熒光燈。松下于2010年12月24日開始供貨首款支持日本燈泡工業會規格“JEL801：2010”的直管型LED燈系統。該LED燈系統支持剛剛標準化的L型燈口，與此前使用G13熒光燈燈口的原有直管型LED燈劃清了界限（圖1）。產品一推出就大受歡迎，據稱“訂單多得超出預期”（該公司）。2011年1月，東芝照明技術也預定推出支持該規格的產品。

　　據松下電工介紹，符合JEL801：2010規格的燈系統，當前的目標是滿足陸續進入更新換代期的熒光燈系統的“LED化”需求。此次的直管型LED燈系統比熒光燈系統可降低約42％的功耗。但要滿足更新換代的需求，估計不只是要低功耗，還需要實現從燈下到墻面的照明都不遜色的性能。松下在產品供貨之際，公開了實現良好照明性能的開發要點等。

　　分散配置LED芯片

　　原來的直管型LED燈一直存在多個LED發光點呈粒狀、光線刺眼、色斑和色差較明顯、射向側面方向（墻面等）的光線較弱而無法照亮整個房間等課題。這也是把熒光燈替換為LED燈時令用戶感到不適的原因。

　　為了一并解決這些課題，此次采用了長條狀LED單元。在陶瓷基板上，面朝上等距離安裝藍色LED芯片，并以混合有熒光體的硅樹脂包覆（圖2）。以藍色LED芯片表面和側面方向發出的光線使熒光體發光，從而使整個LED單元發光。并用裝入玻璃管間的擴散膜消除了發光點的顆粒感。該擴散膜帶來的光損失僅為2％。

　　此前因是多個LED芯片的封裝并列，因此封裝間有不發光之處。另外，利用具備光擴散功能的樹脂管包覆還導致了10％的光損失。

　　藍色LED芯片的個數雖未公開，但安裝了多個通用形狀的小型芯片注1）。將發光的LED芯片細致地分散，可使得眩光不太耀眼。據負責LED單元開發的松下照明公司介紹，像這樣安裝多個小型芯片并封裝的LED模塊已經應用于LED燈泡開發之中。

　　注1：通用的小型藍色LED芯片單邊尺寸多為200μm～300μm。

圖1：支持L型燈口的照明燈系統(點擊圖片查看原圖)

　　松下電工已開始上市的直管型LED燈系統符合日本燈泡工業會的規格“JEL801：2010”。該燈由直管型LED燈、燈口、電源模塊和外殼等構成（a）。還做了防墜落等的改進（b）。

圖2：把LED安裝在陶瓷基板上(點擊圖片查看原圖)

　　直管型LED燈內部配置有多個長度為140mm的長條狀LED單元（a）。LED單元是在陶瓷基板上安裝多個藍色LED芯片，其周圍用混合有綠色和紅色熒光體材料的硅樹脂（圖中的熒光體層）加以封裝。據稱，與原來的安裝方法相比，可減輕眩光，且光的粒感較少。另外，LED單元的長度為推測值。（圖片：（b）以松下電工的資料為基礎制成）

　　“自然感”來自形狀和熒光體

　　混有熒光體的硅樹脂為向長邊方向延伸的半圓柱體形。意在減輕色斑和色差。藍色LED芯片的光線穿過熒光體的距離對LED芯片所在的位置依賴性變?。▓D3）。加之，LED單元不僅表面，而且側面也會射出光線，因此安裝之后燈光也較容易照射到墻壁方向。

圖3：用半圓柱體形樹脂包覆以消除色斑(點擊圖片查看原圖)

　　硅樹脂以類似于半圓柱體的形狀包覆住藍色LED芯片。藍色LED芯片發出的光射到外部時通過該樹脂的光路長度幾乎相同，從而能夠抑制色斑的產生。（圖片基于松下電工的資料制成）

　　熒光體使用了綠色熒光體和紅色熒光體。平均演色性指數（Ra）為84，滿足Ra需達到80以上的JEL801：2010規格。Ra評價中不包含的紅色（R9）的演色性確保了30。其演色性達到了與目前主流的熒光燈同等的水平。

　　沿用熒光燈標準進行研發的思路，還體現在系統的電源電路和部件選擇等方面。比如，電源電路（AC-DC轉換器），雖然向LED燈恒定供應350mA的直流電流，但實際上電流中還存在一些高頻成分。松下電工為使該高頻成分產生的光的閃爍達到與現在主流的Hf熒光燈同等的水準，而對電源電路作了改進。開關頻率選定為50kHz～60kHz。

　　在部件選擇方面，系統的外殼部分和收納電源模塊的部分等可與使用熒光燈的系統通用。這是為了以部件通用化來抑制部材成本。