解密數(shù)據(jù)中心低功耗LED照明裝置內(nèi)部構(gòu)造

　　盡管目前業(yè)界把注意力集中在替代性能源的研發(fā)，或是把節(jié)省能源當(dāng)作是重要的目標(biāo)，但在“創(chuàng)造更多”能源的同時，如何“用少一點(diǎn)”也是一大挑戰(zhàn)。照明能耗在數(shù)據(jù)中心的整體能耗中所占的比例雖然不高，人們往往容易忽視，但小數(shù)怕長計(jì)，日積月累也是一筆不小的數(shù)字。隨著節(jié)能燈泡和LED燈技術(shù)的日趨成熟，于是人們有了更多的選擇，數(shù)據(jù)中心的照明節(jié)能也越來越多的被重視。與普通照明相比，LED照明如何進(jìn)行實(shí)現(xiàn)低功耗，讓我們一探究竟。
　　
　　一、LED燈泡的下半部為散熱部件
　　
　　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?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/LED壽命">LED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，更新數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有的普通照明燈具并不難實(shí)現(xiàn)。
　　
　　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。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，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）。例如某些品牌都采用了鋁合金鑄件制造的散熱器，以A、B兩家廠商的LED燈泡散熱器為例進(jìn)行比較。

　　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B產(chǎn)品稍微多些，但散熱器溝道面積則是A產(chǎn)品的較大。A產(chǎn)品的溝道深度從下到上逐漸遞增，而B產(chǎn)品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。

　　盡管目前業(yè)界把注意力集中在替代性能源的研發(fā)，或是把節(jié)省能源當(dāng)作是重要的目標(biāo)，但在“創(chuàng)造更多”能源的同時，如何“用少一點(diǎn)”也是一大挑戰(zhàn)。照明能耗在數(shù)據(jù)中心的整體能耗中所占的比例雖然不高，人們往往容易忽視，但小數(shù)怕長計(jì)，日積月累也是一筆不小的數(shù)字。隨著節(jié)能燈泡和LED燈技術(shù)的日趨成熟，于是人們有了更多的選擇，數(shù)據(jù)中心的照明節(jié)能也越來越多的被重視。與普通照明相比，LED照明如何進(jìn)行實(shí)現(xiàn)低功耗，讓我們一探究竟。
　　
　　一、LED燈泡的下半部為散熱部件
　　
　　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?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/LED壽命">LED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，更新數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有的普通照明燈具并不難實(shí)現(xiàn)。
　　
　　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。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，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）。例如某些品牌都采用了鋁合金鑄件制造的散熱器，以A、B兩家廠商的LED燈泡散熱器為例進(jìn)行比較。

　　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B產(chǎn)品稍微多些，但散熱器溝道面積則是A產(chǎn)品的較大。A產(chǎn)品的溝道深度從下到上逐漸遞增，而B產(chǎn)品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。

　　A產(chǎn)品的散熱器內(nèi)部空間為圓柱形，B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)A產(chǎn)品的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，B產(chǎn)品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。
　　
　　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。B產(chǎn)品中，LED基片與散熱器之間還夾有金屬板。

二、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”。A產(chǎn)品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B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）。

　圖3：A產(chǎn)品照明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。

　　A產(chǎn)品的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。
　　
　　LED基片由2顆螺絲固定，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。
　　
　　B產(chǎn)品的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：B產(chǎn)品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）。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：B產(chǎn)品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