LED球泡燈結構解析

1、.1研發(fā)部研發(fā)部2013-07-11 All rights reserved.2培訓回顧 LED白光實現(xiàn)方式：1、2； 顯色性（顯色指數(shù)Ra）； 色溫（暖5000），K; 光通量、光強、照度、亮度； 光效，燈具效率、LED效率； 壽命，平均壽命、經(jīng)濟壽命； 眩光，解決方法。.3目錄概述LED球泡燈的要求LED球泡燈部件l 燈頭l 電源l 散熱器l 光源l 燈泡罩LED的光效優(yōu)勢球泡燈特性需求.4 概述LED球泡燈是白熾燈的替換產(chǎn)品。最普通的民用燈就是白熾燈，也就是我們普通用的燈泡。所以如果LED要取代白熾燈泡，就要開發(fā)出一種無論在燈頭形狀還是外型上都和白熾燈泡類似的燈泡，這就是我們通常稱為LE

2、D球泡燈?？梢韵胂?，球泡燈的市場是十分巨大的。4.5白熾燈相關標準 GB/T 3027-1995 船用白熾燈照明燈通用技術條件 GB/T 7249-2008 白熾燈的最大外形尺寸白熾燈的最大外形尺寸 GB 14196.1-2008 白熾燈安全要求 第1部分：家庭和類似場合普通照明用鎢絲燈 GB 14196.2-2008 白熾燈安全要求 第2部分：家庭和類似場合普通照明用鹵鎢燈 GB 14196.3-2008 白熾燈 安全要求 第3部分：鹵鎢燈(非機動車輛用) GB/T 15043-2008 白熾燈泡光電參數(shù)的測量方法 JJG 247-2008 總光通量標準白熾燈檢定規(guī)程.6白熾燈尺寸（梨型）.

3、7 概述常見LED球泡燈7.8 概述部分球泡燈拆解8.9 LED球泡燈的要求亮度要與白熾燈相當亮度要與白熾燈相當 。 白熾燈通常只講瓦數(shù)而不講流明數(shù)。LED球泡燈只說瓦數(shù)是不夠的，一定還要看另一個參數(shù)“光通量”,也就是常說流明(Lm)數(shù)。由于LED的光效還在不斷發(fā)展，還沒有具體的規(guī)定和標準。 白熾燈最常用的瓦數(shù)有15瓦、30瓦、45瓦、60瓦、75瓦和100瓦等。白熾燈的發(fā)光效率在7.5-12lm/W。瓦數(shù)越大效率越高。下面列出幾種功率的白熾燈相對亮度（光通量）。9.10 LED球泡燈的要求 如果采用LED取代白熾燈，也可以有相應的功率。由于LED的發(fā)光效率在不斷攀升，所以很難給出準確的數(shù)字。

4、目前市場上通用的LED球泡燈A，其光效為100lm/W，高端最高光效的LED球泡燈B，其光效為130lm/W。就可以得出對這兩種光效LED相應的瓦數(shù)來。但是因為LED需要恒流源，而恒流源有一定的效率，假定為85%，另外因為LED不可能采用透明泡殼，而只能采用乳白泡殼。其透光率大約為85%。二者相乘等于0.72%?？紤]以上因素以后就可以得出和白熾燈相當?shù)耐邤?shù)來。見下圖： 由表中可見，LED在同樣亮度時大約可以節(jié)省10倍的功率。有一點需要特別說明的，就是從目前LED球泡燈的光效和散熱來說，它還不可能做到10瓦以上，也就是說目前還只有可以取代60-75W白熾燈的LED球泡燈。10.11 LED球泡燈

5、的要求 體積大小要相當體積大小要相當 通常球泡燈為梨型的結構，全玻璃制品。但是LED燈具因為要散熱就很難采用全玻璃的結構，下面會詳細討論LED球泡燈的結構。燈頭要與白熾燈兼容燈頭要與白熾燈兼容 改革開放前我國一般使用卡扣式燈頭，現(xiàn)在通用的為E27接口，部分燭光燈采用的為E14接口，在結構部分將具體介紹這兩種燈頭接口。四四. 電源要相同電源要相同. 各國的電壓是有差異的，但是LED球泡燈一般是采用開關電源來的，所以可以做到寬電源100-240V11.12 LED球泡燈部件LED球泡燈結構見下圖：球泡燈結構見下圖： 這是一個5W的LED球泡燈，全長13cm，散熱器長5cm，直徑4.5cm，泡殼長5

6、.2cm，直徑5.5cm。它大約可以取代45W的白熾燈。其結構主要包括一個是燈頭，二是恒流驅動電源，三是散熱器，四是LED燈板，五是燈泡罩。12.13 LED球泡燈部件13LED球泡燈結構（二）：球泡燈結構（二）： 這是一款鑄造鋁散熱片的球泡燈，此種結構做了很多鰭片，外觀上大大增加了散熱器的散熱面積。（在此大家在課下可以具體討論下此款散熱的效果怎樣）.14 LED球泡燈部件LED燈頭：燈頭： 普通白熾燈普通白熾燈 （E27） 蠟燭燈燈頭（蠟燭燈燈頭（E14） 14目前球泡燈通用的為E27燈頭，有些特殊的場合使用E14燈頭.15LED球泡燈電源球泡燈電源 電源基本類型： LED驅動電源由于LED

7、的特性決定，目前主要使用恒流式驅動電源。 按照輸入、輸出是否絕緣分為隔離式和非隔離式兩種，判斷標準主要為電源輸入端和輸出端是否隔離。一般說，非隔離因為不需要隔離變壓器，所以成本低，但要求鋁基板耐壓高，否則散熱器就有可能帶電。所以比較不容易通過安規(guī)檢驗。隔離式就比較安全，比較容易通過安規(guī)，但成本高。 通常非隔離電源轉化率較隔離電源轉化率高3%-5%。 電源輸入電壓主要根據(jù)市電電壓的20%設計，一般大陸、西歐及一些英聯(lián)邦國家的市電電壓為220V，北美和東北亞的一些發(fā)達國家電壓為110V，另外還有一些特殊地區(qū)的市電電壓為120V、230V、240V。市電頻率多數(shù)為50HZ，少數(shù)國家為60HZ。因此，

8、在電源設計中一般設計為90V265V或者170V 265V。 輸出電壓和電流主要根據(jù)LED串并聯(lián)的數(shù)量決定，輸出電壓范圍很多。 電源性能指標：l 輸入電壓范圍l能量轉換率l功率因數(shù)l紋波電壓l絕對恒流系數(shù)l負載調(diào)整率l輸入電壓調(diào)整率 LED球泡燈部件15.16電源： LED球泡燈部件16.17電源參數(shù)： LED球泡燈部件17電源的主要性能及具體性能指標的定義請關注7月15號的電源專題.18球泡燈的散熱器球泡燈的散熱器 球泡燈的LED通常焊接在一塊鋁基板（LED底板）上，這塊鋁基板再和一片圓形鋁散熱板固定，然后再把這塊鋁散熱板固定到散熱器外殼上去，如下圖： LED球泡燈部件18.19 散熱器的材

9、料目前大多數(shù)采用鋁合金，因為成本低廉，加工容易，而且導熱性好。但是最近出現(xiàn)了很多絕緣的塑料散熱器和陶瓷散熱器，其散熱效果也不差。因為最后的散熱主要靠對流和輻射。而對流完全由其形狀和面積決定。輻射則和材料的輻射性有關。各種材料的熱輻射系數(shù)如下表所示： 由表中可見，氧化處理是改進金屬材料的輻射散熱的重要途徑。而導熱塑料則不需要任何氧化處理就可以達到極高的輻射系數(shù)。因此只要其外形和金屬散熱器一樣，那么其對流和輻射的效果是和金屬散熱器的效果是相同的。但是其熱傳導性能肯定不如金屬，所以整體散熱效果會差一些。但是如果把它做的盡可能薄，再加上一層金屬的內(nèi)壁，就可以把這個熱傳導低的不利因素降至最低?，F(xiàn)在已經(jīng)有

10、導熱系數(shù)大于20 w/mk的塑料（導熱系數(shù)大于20 w/mk 的導熱塑料一般絕緣性會降低），但是其單價比較高。陶瓷散熱器的情況和塑料散熱器情況一樣。只是其導熱系數(shù)可以做得更高，當然成本也要高很多。 LED球泡燈部件19.2020 LED球泡燈部件 LED球泡燈的球泡燈的LED燈燈LED的壽命的壽命 LED的中文意思為發(fā)光二極管，是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體，對于半導體而言，理論上講，他得壽命是無限的。10萬-100萬小時的壽命概念源于半導體的性能。使用壽命則是指能發(fā)揮作用的壽命，一般當光衰超過50%，LED的壽命就到期了。所以一般的LED壽命參數(shù)是5-10萬小時（此壽命僅針對小功率LE

11、D且LED焊盤處溫度在25）。 LED封裝封裝 右圖是市場上常見的LED封裝COB.21LED器件形式發(fā)展歷程無論大功率還是小無論大功率還是小功率芯片的器件，功率芯片的器件，最終都走上了集成最終都走上了集成化之路化之路小功率芯片封裝器件大功率芯片封裝器件.22LED器件發(fā)展趨勢集成化 可極大降低器件成本大大降低了支架、封裝材料、封裝人工成本使器件標準化成為可能，將極大規(guī)范LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展 便于保障器件一致性 整個光源形式簡化，使器件標準化成為可能.23主要大廠最新集成光源模組產(chǎn)品西鐵城：4W模組Cree 7W模塊 MP-L光輸出700lmPhilips : Luxeon S 18W 光輸出 13

12、00lm夏普25W， 2300lm夏普3.6W ，300lm2011年推出的新產(chǎn)品2010年推出的產(chǎn)品日亞 4W模組，400lm.24球泡燈的泡殼球泡燈的泡殼 所謂泡殼就是指前面透明的玻殼。在白熾燈中，全部都是由玻璃做成的外殼，但是在球泡燈中，雖然也可以用玻璃做前面的外殼，實際上也是有這樣做的。但是因為LED球泡燈重量很重，要比白熾燈重5倍以上，如果用玻璃做的話，掉在地上，摔破的可能性就大多了。因此更多的LED球泡燈采用塑料做泡殼，以防摔壞。而且LED球泡燈因為熱量都從散熱器散出去了，所以通過泡殼的光大都是可見光，很少有發(fā)熱的紅外線，所以采用塑料來做泡殼也不會由于過熱而損壞。 但是塑料外殼的最

13、大問題是透光率的問題。因為LED存在眩光的問題，所以盡可能采用乳白色的泡殼，以免看到里面的LED燈珠。而乳白色的泡殼。其透光率就更成問題了。所以對于用于LED球泡燈泡殼的塑料有以下要求： 1.具有高透光、高擴散、無眩光、無光影； 2.光源隱蔽性要好（盡可能看不到LED燈珠）； 3.透光率達到90以上； 4.具有高阻燃性； 5.具有高抗沖擊強度； LED球泡燈部件 右圖是一款可以實現(xiàn)94%的透光率，而且還能防眩光，無光影的球泡罩。24.25下圖是其他類型的球燈罩： LED球泡燈部件25.26一般傳統(tǒng)光源的燈具光輸出比（燈具出射光通量與光源光通量的比值）為70，而LED燈具可達到90LED光效優(yōu)勢

14、高光能利用率傳統(tǒng)光源發(fā)光形式傳統(tǒng)光源發(fā)光形式LED發(fā)光形式發(fā)光形式LED形成截光/半截光光源時，大部分光線不需要經(jīng)過反射壁反射直接出射.27LED均勻度的要求 眩光產(chǎn)生的原因：LED高亮度 眩光解決方法：利用混光機制，將LED點光源擴展為面光源出射LED：點光源，需設法將光充分擴散出射LED：亮度集中，眩光大將點光源轉化為面光源出射將光源充分擴展，降低光出射度代價：降低代價：降低LED燈具的燈具的燈具效率燈具效率提高亮度均勻度眩光控制無混光設計防眩光設計亮度均勻設計.28提高亮度均勻度減少眩光對燈具效率的影響 LED燈具 熒光燈光源光效130lm/W80lm/W無特殊要求的燈具光效114lm/

15、W50lm/W亮度均勻度要求100lm/W50lm/W眩光要求+亮度均勻度要求85lm/W40lm/W電源效率0.88驅動效率0.64用磨砂罩換透明罩光源本身滿足亮度均勻性要求使用散射板擴展光源加格柵防眩光提高亮度均勻度，減少眩光使提高亮度均勻度，減少眩光使LEDLED燈具節(jié)能優(yōu)勢大燈具節(jié)能優(yōu)勢大大降低大降低.29色度需求色溫為產(chǎn)生舒適的照明照度與光源色溫的關系高壓鈉燈色溫2000K左右，人感覺舒適LED燈色溫5000K左右，人感覺壓抑悶熱悶熱晚上的室內(nèi)照明照度一般300lux以上，色溫對應在27004000K之間為宜.30色度需求顯色指數(shù)室內(nèi)照明需要色彩不失真的照明環(huán)境普通“藍+黃 ”LED的照明效果高顯色光源的照明效果.31普通白光普通白光LEDLED光譜缺陷光譜缺陷缺少紅色光譜缺少紅色光譜導致顯色性低導致顯色性低.32照明需求：光斑質(zhì)量易出現(xiàn)問題的：黃圈直接涂敷方式：造成原因：熒光粉沉積在底部，側面附近熒光粉密度高，藍光透射少；芯片表面的噴涂/旋涂方式：易出現(xiàn)問題：籃圈造成原因：大量側發(fā)光的藍光沒有經(jīng)過熒光粉激發(fā)常見的兩種封裝形式出現(xiàn)的光斑問題藍圈和黃圈是LED走向室內(nèi)照明應用必須消除的障礙！.33光斑質(zhì)量的改善 一次封裝 可提高芯片法線方向的熒光粉厚度，從而減少黃斑普通封裝熱隔離遠場熒光粉封裝.34光斑質(zhì)量的改善二次光學調(diào)整將側面黃光分配到中間，中間偏藍