茅于海:解析LED球泡灯需要注意的技术细节 1

本帖最后由 renwei 于 2012-6-7 16:18 编辑


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茅于海:
1、著名铁道机械工程专家茅以新的小儿子,著名桥梁专家茅以升的侄子,著名经济学家茅于轼的弟弟
2、任美国pam(power analog microelectronic)公司首席科学家,致力于黑色家电节能的绿色芯片的
开发和应用,包括各种电源管理,d类功放和led恒流驱动芯片;茅于海简历链接
http://baike.baidu.com/view/3505590.htm
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散热部分

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
由表中可见,氧化处理是改进金属材料的辐射散热的重要途径。而导热塑料则不需要任何氧化处理就可以达到极高的辐射系数。因此只要其外形和金属散热器一样,那么其对流和辐射的效果是和金属散热器的效果是相同的。但是其热传导性能肯定不如金属,所以整体散热效果会差一些。但是如果把它做得尽可能薄,再加上一层金属的内壁,就可以把这个热传导低的不利因素降至最低。现在已经有导热系数大于20w/mk的塑料,但是其单价比较高。陶瓷散热器的情况和塑料散热器情况一样。只是其导热系数可以做得更高,当然成本也要高很多。图10是上海龙茂微电子公司的6W塑料外壳球泡灯。它的散热器温度为67度。

下面列出了几种市面上批量生产的品牌LED球泡灯的实测结果



可以注意到一个60W的玻壳白炽灯重量只有28g。要比这些LED球泡灯轻5倍左右。另外表中的发光效率不是LED本身的发光效率,而是指整个球泡灯的发光效率,其中包括了电源的效率和光罩的透光率。所以,要能达到100lm/W的整体光效还有一段路程要走。
七.LEDPAR灯
PAR灯实际上是飞利浦公司的一种大功率卤素灯的规格,飞利浦把它称为“氯铵灯”。但是这个名字并没有得到推广。一般称为“筒灯”或者“射灯”。而射灯主要是指那种具有MR16插座的灯,所以我们暂时还称它为PAR灯或筒灯。因为要和这种PAR灯兼容,所以大功率LEDPAR灯就也采用和PAR灯相同的尺寸。只是结构不同,瓦数不同,亮度不同。飞利浦公司的PAR20、PAR30和PAR38的外形图如图13所示。而相兼容的LED的PAR灯,其外形尺寸和他们完全相同(图14)。

回复本贴附件中有更加详细的解释


  • 茅于海技术文章LED灯罩.pdf

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