盡管目前業界把注意力集中在替代性能源的研發,或是把節省能源當作是重要的目標,但在“創造更多”能源的同時,如何“用少一點”也是一大挑戰。照明能耗在數據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,但小數怕長計,日積月累也是一筆不小的數字。隨著節能燈泡和LED燈技術的日趨成熟,于是人們有了更多的選擇,數據中心的照明節能也越來越多的被重視。與普通照明相比,LED照明如何進行實現低功耗,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燈泡的燈泡型LED照明(以下,簡稱LED 燈泡)近來更是備受關注。因為按照LED壽命計算的燈泡的單位時間價格已經與傳統燈泡相當,所以,更新數據中心現有的普通照明燈具并不難實現。
低價格化并不意味著LED燈泡可以拋棄功耗低、壽命長等特有的優點。而且,產品要想立足于市場,還需要具有較高的散熱能力。
LED燈泡發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的發光效率就會下降,對燈泡的壽命也會產生不良影響。
從外部來看,LED燈泡的特征可以說是提高了散熱性的結果。從側面看LED燈泡,整體下側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產品稍微多些,但散熱器溝道面積則是A產品的較大。A產品的溝道深度從下到上逐漸遞增,而B產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、樹脂殼等的內部安裝空間會隨之減少。
A產品的散熱器內部空間為圓柱形,B產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燈泡的主要結構A產品的LED燈泡散熱器(外殼)的圓筒側面有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,在燈泡中是把復數個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產品中,LED基片與散熱器之間還夾有金屬板。
二、散熱器連接構造各不相同
擴散LED光線的半球狀部分被稱為“球形燈罩”。A產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產品中,6.9W(白色、總光通量565lm)額定功耗的產品中,LED基片上的LED封裝數量為7個(圖3)。
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