解密数据中心低功耗LED照明装置内部构造

　　尽管目前业界把注意力集中在替代性能源的研发，或是把节省能源当作是重要的目标，但在“创造更多”能源的同时，如何“用少一点”也是一大挑战。照明能耗在数据中心的整体能耗中所占的比例虽然不高，人们往往容易忽视，但小数怕长计，日积月累也是一笔不小的数字。随着节能灯泡和LED灯技术的日趋成熟，于是人们有了更多的选择，数据中心的照明节能也越来越多的被重视。与普通照明相比，LED照明如何进行实现低功耗，让我们一探究竟。
　　
　　一、LED灯泡的下半部为散热部件
　　
　　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，更新数据中心现有的普通照明灯具并不难实现。
　　
　　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。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）。例如某些品牌都采用了铝合金铸件制造的散热器，以A、B两家厂商的LED灯泡散热器为例进行比较。

　　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B产品稍微多些，但散热器沟道面积则是A产品的较大。A产品的沟道深度从下到上逐渐递增，而B产品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。

　　尽管目前业界把注意力集中在替代性能源的研发，或是把节省能源当作是重要的目标，但在“创造更多”能源的同时，如何“用少一点”也是一大挑战。照明能耗在数据中心的整体能耗中所占的比例虽然不高，人们往往容易忽视，但小数怕长计，日积月累也是一笔不小的数字。随着节能灯泡和LED灯技术的日趋成熟，于是人们有了更多的选择，数据中心的照明节能也越来越多的被重视。与普通照明相比，LED照明如何进行实现低功耗，让我们一探究竟。
　　
　　一、LED灯泡的下半部为散热部件
　　
　　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，更新数据中心现有的普通照明灯具并不难实现。
　　
　　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。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）。例如某些品牌都采用了铝合金铸件制造的散热器，以A、B两家厂商的LED灯泡散热器为例进行比较。

　　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B产品稍微多些，但散热器沟道面积则是A产品的较大。A产品的沟道深度从下到上逐渐递增，而B产品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。

　　A产品的散热器内部空间为圆柱形，B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A产品的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，B产品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。
　　
　　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。B产品中，LED基片与散热器之间还夹有金属板。

二、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”。A产品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B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）。

　图3：A产品照明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。

　　A产品的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。
　　
　　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。
　　
　　B产品的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：B产品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）。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：B产品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