拆解幾款LED燈泡 揭露售價減半的秘密

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-03-07

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以發(fā)光二極管(LED)為光源的照明器具憑借功耗低、壽命長的特點(diǎn)逐漸開始在市場上滲透,。其中,，意欲替代白熾燈泡、燈泡型熒光燈等傳統(tǒng)燈泡的燈泡型LED照明(以下,，簡稱LED燈泡)近來更是備受關(guān)注,。因?yàn)榘凑誏ED壽命計(jì)算的燈泡的單位時間價格已經(jīng)與傳統(tǒng)燈泡相當(dāng),，所以,，有望在普通家庭中加速普及。

       率先推出低價LED燈泡的廠商是夏普,。夏普以實(shí)際售價不到4000日元的低價格為賣點(diǎn)進(jìn)軍LED燈泡市場,。這一價格的設(shè)定非常具有沖擊力，約為當(dāng)時LED燈泡市售價格的一半,。東芝照明(Toshiba Lighting)迅速做出反應(yīng),，于夏普產(chǎn)品發(fā)布的11天之后，發(fā)布了與夏普的新型低價LED燈泡產(chǎn)品*1,、*2,。

       圖1：低價LED燈泡東芝照明與夏普陸續(xù)上市了價格約為以往一半，即零售價不到4000日元的普通燈泡型LED照明(LED燈泡),。為了防止發(fā)光效率下降,、壽命縮短，LED的散熱非常重要,。因此,，LED燈泡的下半部分為鋁合金鑄件制造的散熱器

燈泡的下半部為散熱部件

       低價格化并不意味著LED燈泡可以拋棄功耗低、壽命長等特有的優(yōu)點(diǎn),。而且,，產(chǎn)品要想立足于市場，還需要具有較高的散熱能力,。

       LED燈泡發(fā)出的光線中紅外線成分少,。因此,，與白熾燈泡、燈泡型熒光燈相比,，光線照射部分升溫較慢*3,。但LED自身會發(fā)熱，所以散熱對策不可缺少,。一旦超過LED芯片的容許溫度,，裝修照明，LED的發(fā)光效率就會下降,，對燈泡的壽命也會產(chǎn)生不良影響,。

       從外部來看，LED燈泡的特征可以說是提高了散熱性的結(jié)果,。從側(cè)面看LED燈泡,，整體下側(cè)的一半以上為散熱器(圖1)。東芝照明,、夏普都采用了鋁合金鑄件制造的散熱器,。

       比較二者的散熱器，除顏色外,，形狀差異也非常明顯,。在高度方面雖然夏普產(chǎn)品稍微多些，但散熱器溝道面積則是東芝照明的較大,。東芝照明產(chǎn)品的溝道深度從下到上逐漸遞增,，而夏普的則是上下基本等高。

       散熱器的表面積越大,，散熱性能越高,。在外形尺寸有限的情況下，加大溝道深度是增加表面積的方法之一,，但隨著溝道深度的增加,，電源電路底板、樹脂殼等的內(nèi)部安裝空間會隨之減少*4,。

       東芝照明的散熱器內(nèi)部空間為圓柱形,，夏普產(chǎn)品則為接近外形的圓錐形(圖2)。樹脂殼在保持絕緣性的同時,，把電源電路底板安裝在燈泡殼體上,。

       圖2：LED燈泡的主要結(jié)構(gòu)東芝照明LED燈泡散熱器(外殼)的圓筒側(cè)面有16片直角三角形溝道，上覆圓板,。上面直接固定LED基片,。電源電路底板固定在杯狀樹脂殼中，從散熱器下方插入。另一方面,，夏普LED燈泡的散熱器呈有錐度的圓筒形狀,，表面安裝有60片高度不到幾mm的葉片。LED基片固定在散熱器上方覆蓋的圓板狀金屬板上,。電源電路底板固定在散熱器上方插入的圓錐形(但側(cè)面大部分鏤空)樹脂殼A中,。(點(diǎn)擊放大)

       LED芯片是LED燈泡的最大熱源，在燈泡中是把復(fù)數(shù)個LED芯片封裝在一起,，然后安裝在鋁合金制成的基片上的,。這種鋁合金的LED基片被固定在散熱器的上部。夏普的產(chǎn)品中,，LED基片與散熱器之間還夾有金屬板,。

       本文將結(jié)合東芝照明產(chǎn)品及夏普產(chǎn)品的LED燈泡拆解圖，詳細(xì)介紹其內(nèi)部構(gòu)造,。

散熱器連接構(gòu)造各不相同

       擴(kuò)散LED光線的半球狀部分被稱為“球形燈罩”,。東芝照明的球形燈罩為聚碳酸酯制，利用粘合劑固定于散熱器上方的4個位置,。而普通燈泡的球形燈罩一般為玻璃制造,。這是因?yàn)長ED光線不容易發(fā)熱，所以能夠采用樹脂,。而且,，采用樹脂之后，在燈泡掉落時也不易破裂,，安全性由此提高,。

       球形燈罩下方配置的是LED基片。在東芝照明的產(chǎn)品中,，6.9W(白色、總光通量565lm)額定功耗的產(chǎn)品中,，LED基片上的LED封裝數(shù)量為7個(圖3)*5,。

       圖3：東芝照明LED燈泡的上部 LED基片背面與散熱器(外殼)上表面接觸，直接利用2顆螺絲固定,。

       東芝照明的LED基片上安裝有連接電源電路線的連接器,。連接器是無需焊接的產(chǎn)品，估計(jì)是優(yōu)先考慮了組裝的簡易性,。附帶一提的是,，東芝照明的LED燈泡是在日本國內(nèi)工廠組裝的。

       LED基片由2顆螺絲固定,， led亮化工程,，拆下基片后可以看到散熱器的上表面。這一部分利用機(jī)械加工進(jìn)行了平坦化處理，只需對LED基片進(jìn)行螺絲固定即可與基片背面充分貼合從而獲得導(dǎo)熱性能,。

       夏普的LED燈泡的球形燈罩為玻璃制造*6,。7.5W(日光色、總光通量560lm)額定功耗產(chǎn)品的LED基片上配備了6個LED封裝(圖4),。電源電路底板之間的布線采用焊接方式連接,。

       圖4：夏普LED燈泡的上部 LED基片利用3顆螺絲固定在金屬板上，二者之間涂有導(dǎo)熱油,。另外,，與電源電路底板的布線進(jìn)行了焊接。

       LED基片通過3顆螺絲固定在金屬板上,，二者之間涂布了導(dǎo)熱硅脂(Grease),。固定LED基片的不是鋁合金鑄件制造的散熱器，而是另外的金屬板,。材質(zhì)雖然為鋁合金,，但表面看不出機(jī)械加工痕跡。用這種金屬板固定LED基片,，兩者的貼合性能有可能不夠充分,，所以需要使用導(dǎo)熱硅脂。

       金屬板利用3顆螺絲(不是固定LED基片的螺絲)被固定在散熱器上,。取下金屬板可以看到,，散熱器內(nèi)部充滿了黑色樹脂(圖5)*7。估計(jì)這些樹脂是促進(jìn)導(dǎo)熱的填充材料,，但這些樹脂與金屬板的背面并未接觸,，所以推測其主要目的是向散熱器傳導(dǎo)電源電路底板的熱量，而不是LED封裝發(fā)出的熱量,。

       圖5：夏普LED燈泡的內(nèi)部金屬板利用3顆螺絲固定在散熱器(外殼)上,。散熱器內(nèi)部充滿了填充材料，但是與金屬板背面不接觸,，熱量只能通過金屬板與散熱器的接觸部分傳導(dǎo),。另外，二者之間配置有O環(huán),，確保了氣密性,。

       散熱器與金屬板的接觸部分呈環(huán)狀，面積并不算大,。金屬板背面的接觸部分有整圈的凸緣,，不僅組裝時容易定位，而且略微擴(kuò)大了接觸面積,。另外,，金屬板的外沿裸露于燈泡的外部,，成為燈泡設(shè)計(jì)上的點(diǎn)綴。

       配置于金屬板與散熱器接觸部分周邊的O形環(huán)用途不詳,。如果是為了保持氣密性,，那么該環(huán)的作用應(yīng)該是防止液體樹脂填充后的材料外漏，防止從外部進(jìn)水,。促進(jìn)熱量從金屬板向散熱器傳導(dǎo)也是可以想象得到的目的之一,。

電源電路尺寸明顯不同

       散熱器內(nèi)部安裝了電源電路底板和樹脂殼。圖6是取下東芝照明的LED燈泡下方金屬蓋之后的情形,。電源電路底板插在用1顆螺絲固定在散熱器上的樹脂殼中,。

       圖6：東芝照明LED燈泡的下部電源電路底板插在樹脂殼中。樹脂殼利用1顆螺絲固定在散熱器上,。

       電源電路底板為長方形酚醛紙底板,，樹脂殼基本接近圓筒形(圖7)。底板與散熱器之間配置了樹脂殼,，保證了二者之間的絕緣性,。

       圖7：東芝照明LED燈泡的樹脂殼與電源電路底板樹脂殼僅在金屬蓋一側(cè)(圖中右側(cè))有開放部位，保證了電源電路底板與散熱器的絕緣性,。電源電路底板呈長方形,，通過連接器與LED底板相接。

       圖8是夏普的LED燈泡散熱器截面,。因?yàn)樘畛洳牧蠄?jiān)硬,，從上方清除需要花費(fèi)大量時間，因此直接剖開了散熱器,。

       圖8：夏普LED燈泡的截面散熱器內(nèi)部充滿了致密的填充材料,，電源電路底板和樹脂殼被完全覆蓋。

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