大功率LED球泡灯的设计与研制

大功率L E D球泡灯的设计与研制

王业菊章建良陈磊杨建虎杭州时代照明电器有限公司（浙江杭州311400)摘要：为满足车库灯光照明，设计研发了 55 W LED大功率球泡灯。设计的要点是解决散热，设计出具有上下两面出光面和宽电压，适用于密闭式灯具使用的的新型大功率球泡灯。该灯使用寿命理论上达50 000 h以上，性能满足国内外产品的要求，功能满足客户要求。

关键词：LED；大功率球泡灯；上下出光；散热；宽电压

假牙加工〇前言模具水嘴

近年来，随着电光源技术的不断发展和技术革新，LED替换传统光源成为行业发展的大趋势。LED大功

率球泡灯因其比传统的金卤灯光衰慢，寿命长，更节

能环保，广泛被应用于户内、户外及工业类照明。相对于金卤灯，LED大功率球泡灯其能耗节省1/3；寿命理论上能达到50 000 h，是普通节能灯的3~5倍; 现研发一款拥有上下两面出光面的55 W大功率LED 球泡灯，用于车库灯光照明。该灯在使用上能使照明更清晰，光照均勻创造更明亮、创造安全的行车环境以及很好的控制眩光，组件密封防潮维护成本低。

1产品性能指标的确定

55 W大功率LED球泡灯的主要设计指标如下：

⑴适用于密闭式灯具；

⑵120~ 277V宽电压，PF>0.900;

⑶符合UL/ETL安规标准；

⑷IP等级IP20;

(5)功率为55 W，光通量5 500lm，可替换MH175;

(6)光效為 llOlm/W;

(7)尺寸为 200 mmx 155 mm;

(8)重量 <1.2 kg

(9)平均寿命50 000 h。

2产品设计

产品设计的关键是散热与结构、电源的设计。

2.1解决散热的问题

发光二极管（Light Emitting Diode,LED)是一

种固态发光半导体装置，能将电能直接转换成光' LED在照明领域被认为是第四代绿光源，然而散热

问题一大功率LED发展的瓶颈，它影响着LED 的稳定性、可靠性和使用寿命，可以说热量问题被认为是LED发展的致命缺陷 '对于大功率LED来说，LED只将15 %的能量转换成光，其它能量全部转换成热能，其光转换效率很低m。如果LED产生的热量全部集中在尺寸很小的芯片内而不能有效散出，则会导致芯片温度过高，引起热应力的非均勻分布，芯片产生光衰造成死灯现象。

散热的解决采取点、线、面、件、体、整灯散热。LED芯片采用结温125 ^的灯珠，其热量小、热容散

热快、亮度高；灯珠贴片于光源板上，光源板背面涂抹导热硅脂，用于散热。电源电源盒采用PC料，内部填充散热胶及导热硅脂，用于散热。另外，散热器的设计是关键，本研究中散热器采用散热片分散结构，采用27根筋的扇形设计，散热器材质为AlSil2Cu(铝硅12铜），散热器的重量仅0.66kg。散热器的上下面和LED光源板连接，其他各方面互通散热、无死角。电源的元器件采用接插式连接，线路板和元器件形成敞开式一体化，使散热速度提高，使用时间延长。经过各方面散热处

理生产的灯进行温度测试，如图1所示，120 V点灯时，灯的元器件温度最高点不超过90丈，可保证灯的寿命达到50 000 h。

2.2结构的设计

(1)上下出光面的设计

55 W大功率LED球泡灯结构上最新颖的设计在于两面出光。与普通大功率球泡灯相比，55 W大功率 LED球泡灯具有上下两个出光面，可提高光通量，在使用上能大大提高使用环境的明亮度；作为车库灯，可增加车库顶面的照明，改善行车环境。设计散热器两端均可以放置LED灯板，上方一块小板，灯珠采用 16C1B方式，可根据用户要求满足其他方案；下方一块大板，灯珠采用16C9B方式，可根据用户要求满足其他方案。

⑵整体的设计

55 W大功率LED球泡灯，包括散热器、套筒、PC盖板、灯头、电源组件、灯珠、小光源板、大光源

板。如图2所示，灯珠与光源板连接，小光源板和大光源板固定在散热器上，散热器与套筒固定在一起，电源安装在套筒内，套筒与灯头固定，PC盖板与散热

•39 •

时间

图1 输入功率为120

W 的元器件温度曲线

器固定，小光源板与大光源板分别装于散热器两端，大小光源板灯珠均勻分布，散热器散热片扇形均勻分布，整灯尺寸小于宽200 mm 高155 mm ，整灯重量小

于 1.2 kg 。

⑶电源的设计

55 W 大功率LED 球泡灯，电源为开关隔离电源，

符合

LVLE 要求；电压为宽电压设计，电压范围为

120~277V ；功率因数彡0.9。电源元器件方面，所有元器件的耐温耐压要求均满足宽电压277 V 及整灯温

度的要求。输人线采用22-24#桂胶线利于组装，

LED

导线采用22#桂胶镀锡线，便于与灯板上的端子连接。3制灯工艺

生产该灯时，主要工艺为组装工艺。光源板为大小两块光源板，灯珠采用回流焊贴片工艺；光源板背面涂抹导热硅脂，通过螺丝固定于散热器上下两面。电源装于电源盒（套筒）内，内部填充用于散热的灌

封胶，灌封胶为AB 型灌封胶，需按1 : 1比例混合后搅拌均匀注人电源盒内，其固化时间需4

h 左右；电

源盒一端与灯头连接，灯头内部涂抹导热硅胶，导线焊锡于灯头顶部与侧面，灯头采用打钉方式固定保证牢固度；电源盒一端与散热器通过螺丝固定。电源与光源板的导线通过端子连接，散热器另一端放置PC 盖板，完成整体组装。4产品研制结果

本研究已研制多组55 W 大功率LED 球泡灯样品，

完成了初步送样和寿命测试及ETL 认证。抽样测试结

果见表1，其性能指标均符合预定要求。

针对试制品抽样寿命测试1〇〇〇h ，其光通维持率为99~100%。本研究的方法适用于功率范围在35~55W 的LED 球泡灯，可满足不同显指数和温要求。

^ 一灯罩金属外壳33.2 °C

■—散热器77

-C

—环境温度26.4 °C

—

PC 盖板 64.6 °C 大光源板82.4 °C

大光源板导线81.5

_小光源板76.1 °C 一小光源板导线75.2

°C

—套筒 77.4 r

：

一保险丝57.6 °C

一L 1 绕组 58.9 °C C l 电容 63.9 °C L 2绕组 77.1 °C 压敏电阻76.2 °C -C 2 电容 76.8。。—L 3绕组 83.3 °C —C 5 电容 83.3 °C —CIO 电容 86.5 °C -C 9 电容 77.8 °C _T 1 绕组 83.0 °C —C 14 电容 80.6 °C L 4绕组 80.6 a C —电源PCB 板 79.4 °C

一灯罩塑料外壳54.1

°C

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蜂窝不粘锅

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40 •

表155 W大功率球鑛光电参数

工作电压光通量

/lm功率AV光效

/ (ImAV)