解密数据中心低功耗LED照明装置内部构造

　　散热器与金属板的接触部分呈环状，面积并不算大。金属板背面的接触部分有整圈的凸缘，不仅组装时容易定位，而且略微扩大了接触面积。另外，金属板的外沿裸露于灯泡的外部，成为灯泡设计上的点缀。

　　配置于金属板与散热器接触部分周边的O形环用途不详。如果是为了保持气密性，那么该环的作用应该是防止液体树脂填充后的材料外漏，防止从外部进水。促进热量从金属板向散热器传导也是可以想象得到的目的之一。

三、电源电路尺寸明显不同

　　散热器内部安装了电源电路底板和树脂壳。图6是取下A产品的LED灯泡下方金属盖之后的情形。电源电路底板插在用1颗螺丝固定在散热器上的树脂壳中。

图6：A产品LED灯泡的下部电源电路底板插在树脂壳中。树脂壳利用1颗螺丝固定在散热器上。

电源电路底板为长方形酚醛纸底板，树脂壳基本接近圆筒形（图7）。底板与散热器之间配置了树脂壳，保证了二者之间的绝缘性。　　

　　图7：A产品LED灯泡的树脂壳与电源电路底板树脂壳仅在金属盖一侧（图中右侧）有开放部位，保证了电源电路底板与散热器的绝缘性。电源电路底板呈长方形，通过连接器与LED底板相接。

　　图8是B产品LED灯泡散热器截面。因为填充材料坚硬，从上方清除需要花费大量时间，因此直接剖开了散热器。

　　图8：B产品LED灯泡的截面散热器内部充满了致密的填充材料，电源电路底板和树脂壳被完全覆盖。
　　剖开散热器后，随着逐步剥离填充材料，电源电路底板和支撑该底板的树脂壳（以下，树脂壳A）的形状逐渐显现了出来（图9）。电源电路底板形似板羽球拍，尺寸与散热器内径基本相同。

　　图9：B产品LED灯泡的电源电路底板清除填充材料后，电源电路底板上安装的部件呈现在眼前。电源电路底板呈“板羽球拍”形状，延伸至最下方的树脂壳A（安装金属盖用）中B产品的电源电路底板为环氧玻璃制造，远远大于A产品的底板。这是由于底板尺寸导致散热器沟道高度受限？还是为了在有限的空间中，为了达到成本和发热量的最优平衡而决定的电源电路的部件和底板尺寸？这些问题未能得到答案。但总而言之，电源电路底板产生的热量需要传导至散热器。

　　树脂壳A为仅保留了圆筒形上端和下端的环状而切割下来的一侧。配备电源电路部件的另一侧有较大开口，便于向散热器传导热量。

　　LED灯泡的组装步骤推测如下。

　　A产品的工序为：①在散热器上固定树脂壳（1处螺丝固定）；②插入电源电路底板；③安装金属盖（包括连接布线）；④固定LED基片（2处螺丝固定）；⑤利用连接器连接布线；⑥连接球形灯罩。

　　B产品的工序为：①在散热器上固定树脂壳B；（3处螺丝固定）；②在散热器中插入树脂壳A；③在树脂壳A中插入电源电路底板；④安装金属盖（包括连接布线）；⑤注入填充材料；⑥配置O环；⑦固定金属板（3处螺丝固定）；⑧固定LED基片（3处螺丝固定）；⑨布线焊接；⑩连接球形灯罩。

　　与A照明产品以散热器为中心，沿上下两个方向安装部件不同，B照明产品采用的是从下到上逐步安装的方式。

　四、变更散热方式实现低成本

　　在市场的刺激下的刺激下，LED照明通过变更原有产品的设计实现了低价格化。让我们再来看一下A厂商的新型产品与原产品的差别。

　　外观差异仅在于散热器上方（与球形灯罩之间）的银色装饰环（图10）。因为银色装饰环对提高散热性、提高发光效率没有任何帮助，所以新产品省略了该环。虽然散热器的模具需要随之修改，但考虑到几十万的产量，省略装饰环更有益于降低成本。

　　图10：A照明产品LED灯泡的比较新产品与原有产品相比，除外观上的涂装颜色从白色变为银色外，还省略了与散热无关的装饰环。

　　摘下球形灯罩看不出原有产品与新产品的差异。但去除金属盖后，差异则一目了然：原有产品在树脂壳中，电源电路底板内侧存在填充材料（图11）。而新产品的树脂壳中只插入了电源电路底板。

　　图11：A照明产品LED灯泡（原有产品）的下部为了使电源电路底板的热量高效传导至散热器，底板背面与散热器之间充满了填充材料。

　　从散热器中拔出树脂壳可以看到，原有产品的树脂壳长度短于新产品（图12）。而且，树脂壳的侧面还有新产品中没有的开放部位。其目的是使壳中的填充材料与散热器相接触。

　　图12：A照明产品LED灯泡（原有产品）的树脂壳与电源电路底板树脂壳上有开放部位，可供填充材料与散热器的内面接触。

　　新产品为什么无需填充材料呢？关于这一点，厂商的答案是：①原有产品使用6芯片并联的LED封装，而新产品改为了3芯片串联；②电源电路的输出电流减小，发热量也随之降低；所以新产品无需再利用填充材料传导电源电路底板热量。放大观察LED封装的确可以看到芯片数量上的差异。节省填充材料注入工序，组装成本也可以相应降低。

　　电源电路底板的变更也有助于降低成本。新产品采用了酚醛纸底板，而原有产品采用的是环氧玻璃底板。按照熟悉电子电路的技术人员的说法：“底板的成本虽说与产量也有关系，但光是此项改变底板就可以从25~40元下降4元”。

　　实际取出底板查看，原有产品确实为环氧玻璃底板。与新产品的酚醛纸底板相比，酚醛纸底板的布线仅为单面，而环氧玻璃底板为两面，因此，原有产品的底板较小。也就是说，新产品为采用酚醛纸而扩大了底板面积，容纳底板的树脂壳也不得不增大。

　　这一设计变更需要修改散热器模具，这是成本增加的因素。但LED厂商表示：“通过变更设计，散热器使用的材料量会略微减少。综合来看，重新开模仍然能降低成本”。

　　图13：LED灯泡通过采用高散热性的陶瓷，散热器（外壳）可以缩小，除上方外，还可以照亮周围

　　图14：LED灯泡的截面想像图由于LED基片与散热器的接触部分无法充分传导热量，因此内部填充了连接二者的填充材料

五、散热器使用陶瓷

　　使用陶瓷作为散热器材料的某LED照明产品公司，因为陶瓷向空气的导热率高于铝合金，因此散热面积可以缩小。

　　不过，从成本来看，铝合金铸件的成本要低，许多厂商也因此放弃了陶瓷。但该公司却发现了缩小散热器后带来的巨大好处：可以实现全方位发光。

　　现在，采用铝合金制散热器的LED灯泡必须把LED设置在接近顶端的位置。因此，光线很难在金属盖附近沿横向发散。无法像白炽灯泡一样应用于金属盖横向附近有反射板的照明器具、以及灯泡设置位置偏低且需要全方位发光的落地灯。而采用陶瓷散热器后，LED的设置位置可以靠近金属盖，从而满足上述用途的需求，替换白炽灯泡的难度也随之降低。

　　该公司的铝合金制LED基片向散热器导热的方式也进行了改进（图14）。LED基片由陶瓷散热器内侧的凸缘顶端支撑。由于其接触面积较小，因此依靠