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”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,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。因為按照LED壽命計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。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。這是因為LED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)。
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