导言：LED的绿色环保节能特性注定了它必将成为未来几十年甚至几百年的朝阳产业，而且市场潜力非常巨大。不过，但就目前而言，最具有市场渗透力和商业前景的LED照明灯具是不需要更改现有基础设施就能直接使用的LED替代灯泡和LED替代灯管。但从商业意义上讲，一个LED替代灯泡要在市场上脱颖而出，就必须解决关键性的三大障碍：成本、可靠性和闪烁，请看本文详细讨论。
尽管2012年全球整体经济形势不太乐观，但对于中国很多中小型创业者来说，至少还有一种电子产品能够让你快速赚钱又不需要具备太多资金，这就是LED照明灯具。今天的LED照明灯具已开始跨过概念产品阶段，越来越接近具有实际商业意义的实用产品，因为灯具供应商已经或即将做到将产品成本降至5美元，产品寿命也已提高到3万小时以上。
LED的绿色环保节能特性注定了它必将成为未来几十年甚至几百年的朝阳产业，而且市场潜力非常巨大。单从通用照明市场来看，目前全球市场每年大约有100亿只灯具需求，如果全部换成LED灯具，那就能产生一个600亿美元以上的大市场。
尽管LED的小型固体特性使得它能够被设计成各种形状的照明灯具，但就目前而言，最具有市场渗透力和商业前景的LED照明灯具是不需要更改现有基础设施就能直接使用的LED替代灯泡和LED替代灯管，它们分别可用来替换目前家庭中使用的白炽灯泡/CFL节能灯和家庭/办公场所使用的荧光灯管。本文将重点讨论LED替代灯泡。
之所以LED替代灯泡市场还能够成为今日的一个亮点创业市场，一来是因为中国市场的需求特色是非常分散和多样化，二来也因为这一市场还刚刚起步，还不够大，因此大型灯具制造商(如GE、飞利浦和OSRAM)暂时还不会积极推动LED照明灯具市场，因为他们要保护现有的尚有较高利润空间的白炽灯/CFL灯具市场。这两大原因决定了目前的LED灯泡市场还是一个群雄混战局面，每一个进入该市场的玩家都有赚钱的机会。我估计至少要到2013或2014年，他们才会较积极地参与进来。但即便到2015年，他们生产的LED照明灯具的比例估计也不会超过他们灯具总产量的20%。
即便从长远角度来看，GE、飞利浦和OSRAM应该也不太可能会继续垄断LED照明灯具市场，他们之所以能垄断传统照明灯具(白炽灯、荧光灯和节能灯)供应市场，是因为他们已垄断了所有主要的分销渠道。但LED照明灯具市场不同，传统IT供应商也有机会成为关键推动者。例如，三星、LG、TCL、联想和长虹等未来肯定会在LED照明灯具市场成长起来，他们拥有自己的分销渠道，而这是GE、飞利浦和OSRAM难以控制的。
从商业意义上讲，一个LED替代灯泡要在市场上脱颖而出，首先必须解决以下问题：等效亮度不低于荧光灯，成本要降到5美元以下，寿命要提高到3万小时以上，电子驱动效率要提高到80%以上，要做到无闪烁调光，功率因子要提高到0.9以上，谐波电流要满足EN61000-3-2 Class D要求，还要满足雷击安全性标准IEC 61000-4-5、IEC振铃、差分线浪涌和EN55015传导EMI要求（如果产品要出口的话）。
其中最关键的三大障碍是成本、可靠性和闪烁，下文我们进行重点讨论。
成本门槛正在被突破
从BOM上看，导致LED替代灯泡昂贵的因素主要有四：一是LED光源，二是变压器，三是电解电容，四是散热铝外壳。
目前LED光源的成本下降得比较快，差不多以每年40%的速度下降，而且每瓦流明数也在不断提升，目前量产每瓦LED流明数已达到100左右。当然，业内目前更重视另一个指标，即每一美元能产生多少流明光。目前我看到台湾晶电的蓝宝石LED封装完成后的平均指标大概是1美元200流明(业内的平均水平是160-180流明左右)，最好的可以做到250流明，而且今年计划做到300甚至400流明。这意味着对一个800流明的LED灯泡来讲，今年LED光源成本最大可降低到2美元。这一进步将使得一大批LED替代灯泡制造商生产出5美元以下产品。
变压器在LED驱动电源中主要起两大作用：一是提高大电压降到低电压时的效率损失，二是起隔离保护作用。
今天，一些供应商为了进一步降低LED灯泡成本，已经开发出了无需变压器的LED驱动技术，例如首尔半导体开发的Acrich 2系列交流LED产品，它可直接用交流市电进行驱动，而且效率可达到90%以上，功率因数大于0.95，谐波电流小于25%（满足美国DOE要求），寿命可达到5万小时，功率范围覆盖4W、8W、12W到16W。
深圳长运通光电也在做同样的事情，长运通光电和厦门三安光电合作开发了12V和24V高压LED，采用与Acrich 2类似的封装形式，只需外接简单的电路即可直接连上市电，同样无需采用变压器，即可实现非调光LED灯泡驱动功能。用这些方案实现的LED灯泡由于没有变压器，因此成本可做得很低。
不过，这些方案有一个缺点，就是恒流性能不会太好，很难做到真正的无闪烁LED照明驱动电源。
台湾晶电则尝试开发高压LED来消除对变压器的需求，目前晶电已经开发出了50V和70V两种高压LED，对于110V和220V市电而言，分别只需用2颗和3颗高压LED串联既可，无需变压器。高压LED目前的不足是亮度或光效还无法与低压LED相比，因此短期内还无法取代低压LED的主流地位。
另外，就是通过设计去掉输入端甚至输出端的大容量铝电解电容。这种电容不仅贵，而且还会大幅降低LED灯泡的工作寿命，因为它的寿命长短跟它的环境工作温度有很大关系。不过，目前大多数LED驱动器供应商尚只能做到去除输入端的铝电解电容，输出端的铝电解电容还很难去掉，特别是对要求高性能和高安全性的欧美出口市场而言。
最后，铝外壳的成本未来降低的可能性则不大，因为目前金属越来越紧缺，铝金属成本的下降几乎不可能。唯一的指望是，随着未来LED光效提高，同样输出功率需要的LED数量可降低，这可有效降低发热量，从而相应减小对散热铝外壳的尺寸要求。
驱动电源可靠性仍是主要瓶颈
LED照明灯具今天最为人诟病的一个问题就是驱动电源的可靠性，特别是大功率LED照明应用，如LED路灯，经常出现问题的地方就是驱动电源。
究其原因，大部分是由LED驱动电源中的铝电解电容引起的，因为铝电解电容有一个特性，其工作寿命跟其工作环境温度有很大关系，环境温度越高，铝电解电容的寿命就越短。
目前很多LED驱动器供应商都已能做到将驱动电源输入端的铝电解电容用陶瓷电容进行替代，但输出端还很难去掉铝电解电容，因为需要一个大容量电容来尽可能地降低输出纹波，以防止产生闪烁问题。由于尺寸和成本方面的考虑，这一输出铝电解电容暂时还很难用其它类型电容进行替代。
为了将LED灯泡工作寿命提高要3万小时以上，制造商必须成功地解决高亮度LED的散热问题和电解电容的受热问题。由于LED替代灯泡的电子线路必须安装在铝外壳之内，因此传统的解决方法就是想方设法用铝外壳尽快地将LED热量散发到外部空气当中，但最好的解决高亮度LED散热问题的方法有二：一是完全去掉电解电容，二是尽可能地降低LED的发热量。其次是将输出铝电解电容尽可能地远离发热源---LED光源。
今天高质量的LED灯泡大部分还在使用铝电解电容，主要原因是，如果没有它，EMI和闪烁认证测试可能就无法通过。因此，目前业界的努力开始向降低LED发热量倾斜，主要的方法就是开发高压LED，因为驱动同样功率的高压LED所需的驱动电流要远远小于普通LED。由于LED发热量正比于驱动电流的平方值，因此高压LED的传导散热量远低于普通LED。这一特性不仅使得高压LED替代灯泡的散热设计很容易做，而且LED灯泡内铝电解电容的寿命也可大幅延长。
但目前高压LED的良率比低压LED要低一些，因此成本要稍高一些，而且光效和亮度也不如低压LED，因此目前高压LED仍局限在一些缝隙应用市场，如LED蜡烛灯。不过，业内很多人对高压LED有期待，希望随着高压LED使用量的提升和经验的累积，良率、光效、亮度和成本瓶颈都会得到解决，但这仍有待观察 |
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