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LED球泡灯[2]

2011-6-16　　来源：　　作者：茅于海　　有11590人阅读

进入2011年以后，LED逐渐向室内照明进军，这也意味着开始向民用家庭进军。一方面这是一个大喜事，因为民用的市场是非常之大；另一方面也是一个极为严重的挑战，因为民用市场要求成本特别低，可靠性特别高。现在离开完全满足民用市场的要求还很远，可以说还有很长的路要走。

　　3.2隔离式电源

　　为了提高安全性，最好采用隔离式电源，这样就多了一个隔离变压器，增加了体积、成本，降低了效率。图6是一个采用iWatt公司iW3610的反激式隔离电源电路图。其实这个芯片和Cypress公司的CY8CLEDAC02十分类似。

图6. 采用iW3610 的隔离式电源的电路图　

　　其主要技术指标如下表所示：

输入电压	输出功率	输出电压	输出电流	LED数	效率	功率因数
100-230VAC	14.7W	21VDC	700mA	6x2W	85%	0.9

　　这个电路还可以自动检测墙上有无可控硅调光器，如果有的话就可以调光，其调光范围可以从2%调到100%。而且最后采用了PWM调光，调光频率高达900Hz，因此避免了闪烁。另外由于采用了准谐振控制使其总效率高达85%。它还有一个特点是采用变压器初级反馈从而取消了光耦合器件。它的外形图如图7所示。其外形是专门为球泡灯而设计。

图7. iW3610的演示板

　　四．球泡灯的散热器

　　球泡灯的LED通常焊接在一块铝基板（LED底板）上，这块铝基板再和一片圆形铝散热板固定，然后再把这块铝散热板固定到散热器外壳上去（见图8）。

图8. LED底板如何固定到散热器上去

　　图中的铝散热板上可以看出有精加工的痕迹。经过精加工以后LED底板就可以直接固定上去，否则的话，二者之间会有气隙，需要涂覆硅导热胶以改善导热。

　　球泡灯由于体积的限制所以散热是一个大问题。无论是哪种散热器都是只能依靠对流和辐射两种方法来把热量散发到空气中去，而这两种散热的能力都是和它的散热的面积成正比。而球泡灯的散热面积可以如下计算。假定其散热器可以近似为一个截去尖顶的圆锥体。假定大圆锥体的高度为H，直径为D，而截去的小圆锥体的高度为h，直径为d。

图9 截顶的圆锥体

　　圆锥体的侧面积为πHD/2，所以截去一个尖顶以后的侧面积是πHD/2-πhd/2=π(HD-hd)/2。假定H=8cm，h=3cm，D=5cm，d=3cm，那么这个截顶以后的侧面积就是48.7cm2，可近似为50平方厘米。而因为大多数散热器都开了沟槽，以增加其散热面积，开沟槽以后所增加的散热面积为沟槽深度g乘长度l再乘2，再乘以沟槽数。假定沟槽平均深度为0.3cm，长度为5cm，沟槽数为46个，那么开沟槽以后增加的面积为0.3x5x2x46=138. cm2。总计散热面积为188 cm2。根据经验数据，每瓦所需要的散热面积大约在35-60 cm2。具体要多大取决于环境温度和允许的升温。因为球泡灯大部分是用在室内，环境温度不是很高，所以可以采用35 cm2/W。所以188 cm2的散热面积可以散大约5.3W左右。不过这只是极为粗略的估计，可以得到一个数量级的概念而已。真正的散热情况还是要实际测定才可以。

　　日本的技术在线拆解了几种LED球泡灯。并实测了其泡壳温度，结果如下表所示：因为室温是相同的，

公司品名	勤上 7.5W	东芝 7.2W	三星 7.1W	真明丽 7W	锦湖 6W	飞利浦 6W	比亚迪 4.8W	三星 4.7W	Star Comgistic 4W
表面温度	43℃	61℃	47℃	45℃	48℃	47℃	45℃	45℃	38℃
辐射率	0.64	0.37	0.6	1	0.94	0.96	0.96	0.97	0.71

图10 几种球泡灯的外壳温度

　　图中的球泡灯功率从7.5W到4W。温升最低的是4W球泡灯，其外壳温度为38度。温升最高的为东芝照明的7.2W球泡灯，其表面温度高达61度。这是因为东芝的球泡灯散热器没有开槽沟的缘故。所以不开槽沟的散热器，虽然表面光滑，外形好看，但其散热效果会差很多。而表面温度越高，在同样的系统热阻和功耗情况下，LED芯片的结温也越高，LED的寿命就越短。

　　由于球泡灯散热器面积的限制，所以很难散热超过7-9W。根据目前的LED光效，它的流明数也就相当于60W白炽灯。随着以后LED光效的逐年提高，相信会出现同样大小而能取代100W的白炽灯。

　　散热器的材料目前大多数采用铝合金，因为成本低廉，加工容易，而且导热性好。但是最近出现了很多绝缘的塑料散热器和陶瓷散热器，其散热效果也不差。因为最后的散热主要靠对流和辐射。而对流完全由其形状和面积决定。辐射则和材料的辐射性有关。各种材料的热辐射系数如下表所示：

材料	钢	铸铁	不锈钢	铝	铜	导热塑料
抛光未氧化	0.05	0.2	0.1- 0.25	0.02- 0.1	0.04- 0.05	0.8-0.9
粗加工轻微氧化	0.5	0.5		0.2-0.4	0.4
严重氧化	0.7- 0.95	0.8- 0.95	0.85	0.3-0.4	0.8

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