四.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(見圖8)。
圖8. LED底板如何固定到散熱器上去
圖中的鋁散熱板上可以看出有精加工的痕跡。經過精加工以后LED底板就可以直接固定上去,否則的話,二者之間會有氣隙,需要涂覆硅導熱膠以改善導熱。
球泡燈由于體積的限制所以散熱是一個大問題。無論是哪種散熱器都是只能依靠對流和輻射兩種方法來把熱量散發到空氣中去,而這兩種散熱的能力都是和它的散熱的面積成正比。而球泡燈的散熱面積可以如下計算。假定其散熱器可以近似為一個截去尖頂的圓錐體。假定大圓錐體的高度為H,直徑為D,而截去的小圓錐體的高度為h,直徑為d。
圖9 截頂的圓錐體
圓錐體的側面積為πHD/2,所以截去一個尖頂以后的側面積是πHD/2-πhd/2=π(HD-hd)/2。假定H=8cm,h=3cm,D=5cm,d=3cm,那么這個截頂以后的側面積就是48.7cm2,可近似為50平方厘米。而因為大多數散熱器都開了溝槽,以增加其散熱面積,開溝槽以后所增加的散熱面積為溝槽深度g乘長度l再乘2,再乘以溝槽數。假定溝槽平均深度為0.3cm,長度為5cm,溝槽數為46個,那么開溝槽以后增加的面積為0.3x5x2x46=138. cm2??傆嬌崦娣e為188 cm2。根據經驗數據,每瓦所需要的散熱面積大約在35-60 cm2。具體要多大取決于環境溫度和允許的升溫。因為球泡燈大部分是用在室內,環境溫度不是很高,所以可以采用35 cm2/W。所以188 cm2的散熱面積可以散大約5.3W左右。不過這只是極為粗略的估計,可以得到一個數量級的概念而已。真正的散熱情況還是要實際測定才可以。
日本的技術在線拆解了幾種LED球泡燈。并實測了其泡殼溫度,結果如下表所示:因為室溫是相同的
表10 幾種球泡燈的外殼溫度
表中的球泡燈功率從7.5W到4W。溫升最低的是4W球泡燈,其外殼溫度為38度。溫升最高的為東芝照明的7.2W球泡燈,其表面溫度高達61度。這是因為東芝的球泡燈散熱器沒有開槽溝的緣故。所以不開槽溝的散熱器,雖然表面光滑,外形好看,但其散熱效果會差很多。而表面溫度越高,在同樣的系統熱阻和功耗情況下,LED芯片的結溫也越高,LED的壽命就越短。