埃菲莱匠心打造光引擎制高点

2016/8/26 10:50:22 作者: 来源:阿拉丁照明网
摘要:“对于光引擎产品的研制者,当然会为这种趋势感到高兴”,埃菲莱光电科技副总经理兼研发总监邵位之说。这家以自主创新技术路线的驱动IC起步的技术型公司,从2013年一路磕磕绊绊走来,从芯片发明、实现到验证,从封装工艺研磨到光电集成模组散热问题的解决,再到工程应用的可靠性提升,小小一片光引擎,凝聚的是跨越多种学科知识和经验的应用和积累。

  2016年仿佛一夜之间,LED行业开刷光引擎的存在感,各种充满噱头的名称满天飞舞,交流光引擎,免驱动集成COB,AC-LED,DOB等等,不论是中山的小厂,还是一些封装大腕,也都开始推出或谈论自己的光引擎产品。下游客户也从最早期的不信任和拒绝,转向接受和尝试。

  跨界集成的光引擎之路

  “对于光引擎产品的研制者,当然会为这种趋势感到高兴”,埃菲莱光电科技副总经理兼研发总监邵位之说。这家以自主创新技术路线的驱动IC起步的技术型公司,从2013年一路磕磕绊绊走来,从芯片发明、实现到验证,从封装工艺研磨到光电集成模组散热问题的解决,再到工程应用的可靠性提升,小小一片光引擎,凝聚的是跨越多种学科知识和经验的应用和积累。

  邵位之介绍说,埃菲莱的产品开发所涉及的专业跨度大,在广度上,要考虑光学、电学、热效应,材料工艺,精密型加工,可靠性等,覆盖从技术原理到工艺,再到工程和市场应用问题;要求的知识经验范围涉及集成电路、电源、LED技术、光学、材料学。在深度上,产品开发中不但要在核心恒流源芯片,电源电路、COB工艺、散热性能,系统光效这些方面达到综合最优指标,同时还要满足外部市场的各种要求,如可靠性、安全性、标准认证等,这些内部和外部的相辅相关,有时又互相制约的因素放大了产品开发的复杂性和难度。

  产品开发部经理杨奎作为埃菲莱最早的骨干研发人员,最清楚每一款打样历经了多少次反复的技术改进、工艺实验、根据来自客户反馈和市场要求的加加减减的调试。大家最记忆犹新的,是一次早期产品的debug (排错) 经历,经历了半个多月之久,把连同驱动芯片和电路系统所有元器件都反复调试了无数遍,始终找不出问题,令大家几近绝望。最后的结果则让大家啼笑皆非,居然是一个MOS管在高温环境中工作时的瞬间失效引发的,而瞬间失效的后期可恢复性使得debug过程如大海捞针。在杨奎的记忆里,早期新品打样和debug,几乎是彻夜不眠的代名词。而今天,研发部门任何一个工程师,都对问题具备了快速判断和独立排错的基本能力,经验的积累和经历的沉淀,是埃菲莱最宝贵的技术财富。

  埃菲莱的光引擎产品最初是依托COB封装,将自适应恒流源芯片及其外围电路器件,和光源集成在同一块铝基板上,当时对所有技术人员来说,这是从未有过的尝试,而且,连封装用的机器都是借的。制造部总监张忠军至今还保留着一小段珍贵的视频,就是2013年第一个光引擎样品在简陋的办公室被点亮的镜头。在2015年度公司年会上,他放给大家看时,回味事业初创时的苦乐,感慨之情,溢于言表。

  “第一个验证样品出结果那天,工程师们在深圳,我在北京总部,首席技术官 Richard在美国,茅教授在上海,都同时在线关注和等待这一刻,一直到将近半夜。”邵位之回忆。

  那一天被点亮的,绝不只是一片简单原始的验证样品,更是创业团队的心气,是埃菲莱从此以后的技术发展道路。

 

埃菲莱研发部和茅于海教授技术研讨

  破与立:创新与进取

  埃菲莱的光引擎之路,其实是随着核心驱动芯片的更新换代发展而来的,最初的芯片支持的是球泡灯,由于达到99%的效率,当时的光效可达到130lm/W,在2013年,可谓绝无仅有的指标。后来埃菲莱进入到20-40W级别的商照系列开发,综合光品质很受高端专业照明专家的青睐,在2014年即能做到3000K色温,95显指指标下,光效仍能超过95LM/W,这样的结果,就是直接受益于驱动电源芯片的极高效率,以及COB封装工艺的精益。

  2015年埃菲莱的驱动芯片进入第三代,单个电源芯片能够支撑至80W-100W功率,在综合考虑COB散热、发光面的前提下,双芯片可以支撑单片150W光引擎。当普通线性分段式恒流源IC,由于效率和驱动芯片工艺选择与系统电路设计均衡性问题,至今大部分仍然停留在单颗不足20W的功率支撑范围,埃菲莱驱动方案的单片50W光引擎产品,已经成为公司的基础功率产品,而更大功率的60W、80W、100W、120W、150W单片光引擎方案,正广泛应用于投光灯、工矿灯及路灯。

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  核心芯片的发展进一步向智能化发展也是埃菲莱坚定的创新方向,除了早期的智能化主动过温过压保护,可调光也在芯片级得以实现,而且在光电系统层面,埃菲莱也预留了对于第三方控制模块的接口支持。“真正的技术进步是开放吸纳的,埃菲莱不会走独木桥,我们看重的是产业链的健康生态价值”,邵位之说。目前,埃菲莱正和第三方合作打造具有无线智能组网能力的智能化路灯光电一体化模组,面向智慧城市的照明应用需求。

  对于最近涌现出来的众多光引擎产品公司,即使良莠不齐,宣传浮夸,但埃菲莱仍然表示了对大势的乐观态度。“我们在光引擎产品的开发研制,是一步一个脚印踏踏实实走过来的,没有捷径”,执行副总经理周彤认为,“好的产品不是拼凑,而是来自核心技术和实践积淀。”她强调,“在研发的精研细磨上,埃菲莱从来不吝啬前期投入,尤其是研发测试能力建设。”

  为了提高产品可靠性的验证手段,在创业阶段的埃菲莱就投入了数百万元,这个投资额足可以运作起一个颇有规模的COB封装厂。在埃菲莱测试试验室,除基础验证光学参数及电学参数的测试仪器外,还购入了高温高湿测试箱、冷热冲击测试箱、雷击浪涌测试仪、高压测试仪、红外热成像仪等各种研发测试设备,并且设立了高温高湿带灯测试老化,过温、过压测试,耐压测试,带电冷热冲击、抗雷击浪涌等破坏性试验,对产品的性能和可靠性进行严谨周密的循环测试。埃菲莱还经常通过第三方公司的测试手段对常规难以诊断的产品失效进行分析,以对产品质量、性能和问题进行全面评测和改进。在金线开路现象、光源银离子迁移现象的分析和改进上,可谓不惜代价。

  2016年,埃菲莱产品进入了一个创新的新时代,建立在近百万套正装光引擎市场交付量的基础上,吸取了以往产品开发和实践中的经验,推出了基于倒装的一系列DOB新产品,在光电特性、可靠性方面都有了大幅提升,尤其是在系统整体性上加强了户外抗雷击浪涌的防护能力,大大超出其他同类光引擎方案。

  而在新产品推出的同时,埃菲莱首席技术官 Richard Gray,已经在硅谷LED驱动IC实验室设计最新版的核心驱动IC芯片了。一个新芯片的诞生,要历经反复验证,因为一次投片就需要三个月,如需要修改和再投片,至少半年就过去了。时间和市场不等人,因此大量而精细的前期实验验证是对芯片乃至产品开发周期的保障。Richard Gray每年还要花大量时间在深圳的产品开发部门进行芯片和系统的联调,参与Debug,从中得到下一代芯片的优化思路。

  

埃菲莱首席技术官 Richard Gray

  在创新的道路上,埃菲莱从来不会停止前进的脚步。现在,埃菲莱已开始着眼CSP封装工艺和自有驱动IC的模组集成,进行下一代光引擎方案的探索和技术储备,并在封装材料方面,探索陶瓷基板的方案代入,进一步提高LED照明的安全性指标。

  埃菲莱的匠心所寄,就是这枚小小的自主驱动芯片所代表的创新特质,它能够引领的,是埃菲莱日益完善的多应用光引擎系统解决方案,进而撬动的,是整个光引擎产业的生态资源。埃菲莱董事长郭健先生对光引擎这个概念的理解,渗透了对于产业链运作的经验和深刻认识。他坚定认为:“光引擎将会是一股引导传统照明产业链走向集约化的创新力量。光引擎的核心在于“引擎”,也就是驱动电源芯片,光引擎模式能走多远,取决于引擎技术的先进性、创新性,取决于光引擎方案的综合性价比、应用可靠性。”

  而今天的埃菲莱,正是走在这一条坎坷而又光荣的道路上,以匠心和诚信耕耘市场,开拓自身成长空间的同时,伴随产业链伙伴共同成长。


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