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【高工大讲堂】灯丝灯:论灯丝散“热”(中)

2016-10-18 07:53 来源:高工LED 关注度:6381次 字体:   原创申明 投稿
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对于一个4根灯丝的A60球泡灯,灯丝功率大概4W,那么按30%的热计算,会产生至少1.2W以上的热量。听起来1.2W并不多,但当死灯后所造成人力物力的损失,就不容小视了。

   就目前晶片技术而言:晶片能量=70%的光+30%的热。

  对于一个4根灯丝的A60球泡灯,灯丝功率大概4W,那么按30%的热计算,会产生至少1.2W以上的热量。听起来1.2W并不多,但当死灯后所造成人力物力的损失,就不容小视了。

  灯丝的热如要散出去,主要通过三个途径:

  一是(传导):晶片-支架-导线-灯头部分;

  二是(对流):晶片-荧光胶-泡壳内气体-玻璃泡壳-空气;

  三是(辐射):晶片-荧光胶-辐射到空气;

  前面已经说过对于LED来说,辐射很小,可以不计,重点来讨论传导与对流。

  从热路径来看,貌似不长,那么这条路到底能不能快速导热,得仔细分析:

  晶片是热源,不断发热,支架是载体,目前常用的支架大多是陶瓷和蓝宝石材质,导线用金属,灯头部分算是热焓。从材料看,基本都还算导热,但从传导公式 来看,不论是支架还是导线的截面A都太小了,直接导致Q数量级太小,其几乎可以忽略。

  另外作为热焓的灯头,腹中空空,仅仅是一层金属壳,又能接受多少热量!

  由此,灯丝灯散热中传导所起的作用影响甚微。

  再来讨论对流:要想热带走的快,“荧光胶-泡壳内气体”这个接触面首先要保证。

  从对流公式来看,静态空气的的h数值一般在3~10W/m^2*k,此时的截面A是传导中的A的1000多倍(按下面附图灯丝计算),从而对流热量Q值也可以达到按瓦计算的数量级。在温差的推动下,泡壳内空气迅速将灯丝上的热量带到泡壳上,泡壳再传至空气中。

  有人会说玻璃是不良导体,传热很慢(这是事实),但当玻璃厚度很薄且接触面积增大时,这个不良导体同样可以很好的导热(这和塑包铝道理是一样的)。

灯丝灯1.jpg

  综上所述,通过分析,我们可以得出这样一个结论:对于灯丝灯光源散热起绝对主要作用的就是对流!

  之前我们说过,灯丝灯有两个热源,一个光源,一个电源。上面我们已经讨论过光源部分,下面我讨论电源部分的散热情况:

灯丝灯2.jpg

  灯丝灯目前最常用电源有两类:

  从表格数据看,电源至少有15%的能量是用来产生热量的,5W电源就有0.75瓦热量产生。如果这部分热处理不好,电源寿命是无法保证,并且出问题的概率出直线上升。但目前多少厂家是不处理的,直接用绝缘纸包裹即可。

  分析了目前灯丝的状况,我们来讨论下,有无办法改善散热:

  对于光源部分,我们已经知道对流起主要作用,有什么可以提高泡壳内气体的流动啦?可能有的朋友已经知道了--充气!是个比较可行的办法,充入活跃性气体,可以明显改善气体的流动,提供灯丝可做的最大功率。这也是传统灯泡厂熟知的一道工艺,易上手,投入低,目前有很多厂在这样做了。

  对于电源部分,想要降低温度,尤其是电解的温度,可以通过灌胶或者操作更为简单的导热泥。通过这些方法,成本会提高一点,但效果十分明显,想要做稳定性好,寿命长的产品,这些是不可缺少的。

  关于电源噪音以及有没有更好方法提高散热,我们下次分享。

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