金属芯玻管散热LED节能灯

吴懿平 博士GSP_WU_150418B

节能灯是指将荧光灯与镇流器组合成一个整体的照明设备。节能灯实现照明的原理是采用充于玻管内的汞蒸汽放电产生紫外光,由此激发涂在玻管内壁上的三基色荧光粉发出可供照明的白光。发光效率约为30~60 lm/W,比普通白炽灯泡省电80%。

GSP_WU_150418A在LED照明还没有普及的前几年,节能灯已经基本淘汰了白炽灯,成为日常照明的基本光源,广泛应用于居室照明、办公照明、工业照明、酒店、商场等各种场所。LED灯的出现,完全打破了节能灯一统照明天下短暂几年的格局。首先,LED的光效更高,是节能灯的两倍以上。其次,LED照明非常环保,而节能灯含汞,对环境的破坏巨大,超乎预期,且失控。一只普通节能灯的含汞量约5 mg,仅够沾满一个圆珠笔尖,但渗入地下后可能造成1 800 t水受污染。由于汞的沸点低,常温下即可蒸发,废弃的节能灯管破碎后,瞬时可使周围空气中的汞浓度超标上百倍。一旦进入人体的汞超标,就会破坏人的中枢神经系统,而人体一次吸入25 mg汞蒸气即可致死。前几年,包括863等各种项目资助与盲目推广的节能灯国家战略,加剧了节能灯的汞污染程度。据不完全统计,历年以来,经国家推广节能灯的数量高达数百亿只。但由于节能灯无害处理基本上处于空白,导致破碎的节能灯随生活垃圾被送到填埋场填埋。由于节能灯处置不当而释放到大气环境中的汞量竟达数百吨。再次,气体放电产生大量的有害的紫外光辐射,危害人们健康,使塑料和其他相关材料变黄、变性。实际上,由于LED灯的迅速普及,节能灯产业的各生产厂商没过上几天辉煌日子就走向了没落,迅速遭到无情的淘汰,由此闲置了大量的高效自动化生产设备。

由此可见,LED灯目前所要淘汰的主要对象应该是前几年由国家战略大量推广的气体放电节能灯,其次才是白炽灯。但目前的LED灯在结构形式上还不能完全实现与气体放电的节能灯的互换。基于上述思路,我们调研了国内节能灯产业和多家主流生产厂家,经两年多的潜心研究,完成了节能灯型LED灯结构设计、制造工艺设计和规模化制造设计。基于部分节能灯毛管生产设备、无基板LED封装技术、玻管导热与散热技术,实现了具有自主知识产权的节能灯型LED灯的生产制造。上期文章已经向读者介绍了节能灯型玻管散热LED灯,在七玻管节能灯的基础上我们又进行了散热优化和改进,增加了金属管导热芯,极大地提高了玻管LED节能灯的散热能力。

我们设计的利用透明玻管散热的LED光源模组如图1所示。该光源模组可沿用节能灯的玻管材料和部分制作工艺,结合LED灯丝单元,能360°发光,整体造价较低,甚至低于节能灯,并且符合人们对于节能灯的习惯性认识,可完全替换节能灯。三根玻管结构的LED光源模组是节能灯型LED灯的基本光源模组。主要材料为玻璃管、硅胶和条形光源。透明硅胶将条形光源固定在相邻的三根透明玻璃管的间隙中,玻璃管通过硅胶粘成一个整体,形成了造型美观、光型良好的节能灯型LED发光组件。

在本光源模组中,玻璃的高透光性决定了整体模组的高光效和360°发光,其高绝缘性决定了该模组的安全性能。玻璃的管状结构与传统的节能灯形状类似,符合用户对于节能灯具的习惯性认识,更容易被用户接受。同时这种结构增加了散热面积,一定程度上补偿了玻璃材质本身散热性能的不良,玻管的烟囱效应也使得模组的散热进一步提高。

三玻管散热的LED节能灯

三玻管散热结构是LED节能灯的基本散热型,有多种结构形式:既可以采用LED灯丝光源,也可以采用无基板封装的LED灯条(另一专利技术)贴片灯。图2为三玻管结构的LED灯丝节能灯,3 W,330 lm,E14接口,可替代25 W白炽灯和7 W节能灯。

关键词:LED灯;金属芯;玻管散热;自动化生产

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