拆解LED灯泡，揭露其内部设计奥秘

　　以发光二极管（LED）为光源的照明器具凭借功耗低、寿命长的特点逐渐开始在市场上渗透。其中，意欲替代白炽灯泡、灯泡型荧光灯等传统灯泡的灯泡型LED照明（以下，简称LED灯泡）近来更是备受关注。因为按照LED寿命计算的灯泡的单位时间价格已经与传统灯泡相当，所以，有望在普通家庭中加速普及。

　　率先推出低价LED灯泡的厂商是夏普。夏普以实际售价不到4000日元的低价格为卖点进军LED灯泡市场。这一价格的设定非常具有冲击力，约为当时LED灯泡市售价格的一半。东芝照明（Toshiba Lighting）迅速做出反应，于夏普产品发布的11天之后，发布了与夏普的新型低价LED灯泡产品*1、*2。

　　图1：低价LED灯泡东芝照明与夏普陆续上市了价格约为以往一半，即零售价不到4000日元的普通灯泡型LED照明（LED灯泡）。为了防止发光效率下降、寿命缩短，LED的散热非常重要。因此，LED灯泡的下半部分为铝合金铸件制造的散热器

　　灯泡的下半部为散热部件

　　低价格化并不意味着LED灯泡可以抛弃功耗低、寿命长等特有的优点。而且，产品要想立足于市场，还需要具有较高的散热能力。

　　LED灯泡发出的光线中红外线成分少。因此，与白炽灯泡、灯泡型荧光灯相比，光线照射部分升温较慢*3。但LED自身会发热，所以散热对策不可缺少。一旦超过LED芯片的容许温度，LED的发光效率就会下降，对灯泡的寿命也会产生不良影响。

　　从外部来看，LED灯泡的特征可以说是提高了散热性的结果。从侧面看LED灯泡，整体下侧的一半以上为散热器（图1）。东芝照明、夏普都采用了铝合金铸件制造的散热器。

　　比较二者的散热器，除颜色外，形状差异也非常明显。在高度方面虽然夏普产品稍微多些，但散热器沟道面积则是东芝照明的较大。东芝照明产品的沟道深度从下到上逐渐递增，而夏普的则是上下基本等高。

　　散热器的表面积越大，散热性能越高。在外形尺寸有限的情况下，加大沟道深度是增加表面积的方法之一，但随着沟道深度的增加，电源电路底板、树脂壳等的内部安装空间会随之减少*4。

　　东芝照明的散热器内部空间为圆柱形，夏普产品则为接近外形的圆锥形（图2）。树脂壳在保持绝缘性的同时，把电源电路底板安装在灯泡壳体上。

　　图2：LED灯泡的主要结构东芝照明LED灯泡散热器（外壳）的圆筒侧面有16片直角三角形沟道，上覆圆板。上面直接固定LED基片。电源电路底板固定在杯状树脂壳中，从散热器下方插入。另一方面，夏普LED灯泡的散热器呈有锥度的圆筒形状，表面安装有60片高度不到几mm的叶片。LED基片固定在散热器上方覆盖的圆板状金属板上。电源电路底板固定在散热器上方插入的圆锥形（但侧面大部分镂空）树脂壳A中。（点击放大）

　　LED芯片是LED灯泡的最大热源，在灯泡中是把复数个LED芯片封装在一起，然后安装在铝合金制成的基片上的。这种铝合金的LED基片被固定在散热器的上部。夏普的产品中，LED基片与散热器之间还夹有金属板。

　　本文将结合东芝照明产品及夏普产品的LED灯泡拆解图，详细介绍其内部构造。

　　散热器连接构造各不相同

　　扩散LED光线的半球状部分被称为“球形灯罩”。东芝照明的球形灯罩为聚碳酸酯制，利用粘合剂固定于散热器上方的4个位置。而普通灯泡的球形灯罩一般为玻璃制造。这是因为LED光线不容易发热，所以能够采用树脂。而且，采用树脂之后，在灯泡掉落时也不易破裂，安全性由此提高。

　　球形灯罩下方配置的是LED基片。在东芝照明的产品中，6.9W（白色、总光通量565lm）额定功耗的产品中，LED基片上的LED封装数量为7个（图3）*5。

　　图3：东芝照明LED灯泡的上部 LED基片背面与散热器（外壳）上表面接触，直接利用2颗螺丝固定。

　　东芝照明的LED基片上安装有连接电源电路线的连接器。连接器是无需焊接的产品，估计是优先考虑了组装的简易性。附带一提的是，东芝照明的LED灯泡是在日本国内工厂组装的。

　　LED基片由2颗螺丝固定，拆下基片后可以看到散热器的上表面。这一部分利用机械加工进行了平坦化处理，只需对LED基片进行螺丝固定即可与基片背面充分贴合从而获得导热性能。

　　夏普的LED灯泡的球形灯罩为玻璃制造*6。7.5W（日光色、总光通量560lm）额定功耗产品的LED基片上配备了6个LED封装（图4）。电源电路底板之间的布线采用焊接方式连接。

　　图4：夏普LED灯泡的上部 LED基片利用3颗螺丝固定在金属板上，二者之间涂有导热油。另外，与电源电路底板的布线进行了焊接。

　　LED基片通过3颗螺丝固定在金属板上，二者之间涂布了导热硅脂（Grease）。固定LED基片的不是铝合金铸件制造的散热器，而是另外的金属板。材质虽然为铝合金，但表面看不出机械加工痕迹。用这种金属板固定LED基片，两者的贴合性能有可能不够充分，所以需要使用导热硅脂。

　　金属板利用3颗螺丝（不是固定LED基片的螺丝）被固定在散热器上。取下金属板可以看到，散热器内部充满了黑色树脂（图5）*7。估计这些树脂是促进导热的填充材料，但这些树脂与金属板的背面并未接触，所以推测其主要目的是向散热器传导电源电路底板的热量，而不是LED封装发出的热量。

　　图5：夏普LED灯泡的内部金属板利用3颗螺丝固定在散热器（外壳）上。散热器内部充满了填充材料，但是与金属板背面不接触，热量只能通过金属板与散热器的接触部分传导。另外，二者之间配置有O环，确保了气密性。（点击放大）

　　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。