球泡灯设计培训

球泡灯设计培训第1页/共41页●LED球泡灯设计目标●安规和认证及标准

UL,FCC,CE,EMC,Energy

Star,CCC●行业规则

光效，使用寿命，etc●设计规范电压，光效，发光角度，CCT,etc.●设计要素▲晶片结构和类型▲COB选型

▲中小功率灯珠选型

▲大功率灯珠选型

▲外壳设计

▲电源设计或选型

▲铝基板选型

▲光热机电的统一性（含包装）●设计软件

▲Tracepro,Zmax▲EFD,Icepak

▲Protel,DXP

▲AutoCad,ProE,Solidworks●设计实例▲10W球泡灯（SMT）▲10W球泡灯（COB）内容概要●测试标准

▲光效▲老化第2页/共41页光源史18001810年代约60年18791900约60年193820001996

蜡烛煤气灯白炽灯日光灯白色LED白色LED的出现,使照明发生巨大变化!今后LED照明的利用会进一步扩大!约60年●●●▲▲▲▲第3页/共41页全球白炽灯禁止时间第4页/共41页LED球泡灯设计目标※100盏灯的1年电费比较。※1日使用10小时计算。※电费以1元／KWh计算。命长节能低紫外线低红外线无水银CO2低碳白炽灯瓦数1530456075100Lumen/W7.588.59.510.512光通量112.5240282.5570787.51200Co2仅为1/814600Vs182540000Vs3000Hrs600Vs1825第5页/共41页安规认证和标准UL:UL1993+UL8750,FCC:PART18;EnergyStarB/4B-Y、

B/5B-YA型IEC60598,Rohs,+PSE日本+CCC中国…….B/4B-Y、

B/5B-YC型CE:EN60061-1,EN60061-3,EN62471,EN60598-1,EN61347;CE-EMC：EN55015,EN61547

B/4B-Y、

B/5B-YB型灯身：铝,工作环境温度：-45℃～45℃CE-EMCCE-LVDROHS

产品认证第6页/共41页行业规则1W,3W不过是习惯性称法350mA还是280mA?标称功率是输出功率？冷流明和热流明?初始光通量：10minutes?100Hrs?1000Hrs.CE-EMCCE-LVDROHS

产品认证第7页/共41页LED球泡灯设计规范1、灯座（E26/E27/E17/E11等）2、灯珠指定品牌（大功率：Seoul/Cree/Nicha/Edison/Everlight/国产；小功率灯珠：进口/国产）3、初始光效：大于90LM/W（不带面罩）4、显示指数（可以采用红光+白光的方法来提高显示指数）；5、CCT色温及误差；5、光通量维持率（2000H，95%以上；5000H，90%以上）；6、寿命（光通量维持率在70%时的有效时间）；7、性价比（成本与性能）8、LED灯泡材料组成：灯头+散热片+（塑胶连接件）+PCB+LED+LED驱动9、电源效率、功率因数、输入电压、输出电压电流10、用户所在国家或地区第8页/共41页设计要素CE-EMCCE-LVDROHS

产品认证第9页/共41页封装结构GaN基芯片封装

正装：p、n电极在LED的同一侧，电流须横向流过n-GaN层，导致电流拥挤，局部发热量高，限制了驱动电流；其次，由于蓝宝石衬底的导热性差，严重的阻碍了热量的散失。

Flipchip:仍然是横向结构，电流拥挤的现象还是存在。垂直结构：可以有效解决正装结构LED的两个问题，垂直结构GaN基LED采用高热导率的衬底（Si、Ge、Cu、DLC等衬底）取代蓝宝石衬底。

第10页/共41页COB设计和制作CE-EMCCE-LVDROHS

产品认证第11页/共41页SMT选型第12页/共41页外壳设计根据各层热阻，可以大体估计结构是否合理。第13页/共41页外壳设计铝挤压技术一般常用的铝挤型材料为AL6063，其具有良好热传导率(约200W/m.K)与加工性。优缺点：易加工，成本低，技术成熟。缺点是安装受限较多，易变形。注：未经氧化处理的铝易自然腐蚀，导致导热率下降。铝压铸技术一般常用的压铸型铝合金为ADC12，适用于做薄铸件，但热传导率较差(约96W/m.K)。优缺点：可进行一体化无隙设计，防水效果较好。缺点是模具费用较高，散热效果一般，灯体较笨重。第14页/共41页外壳设计＊總體散热表面积（P/h*(Ti-Tj),基本>60平方厘米/W）＊材料（铝挤AL6063，压铸ADC12,finAA1050)＊底板厚度(一般需>4mm，T=7xlogW-6(min2mm)）＊鰭片形狀＊鰭片厚度（铝挤0.5~2mm,压铸1~4mm,fin0.2~0.5mm)＊鰭片間距(3~8mm)＊鰭片長度(铝挤<100mm,理论上散热鳍片的厚度t和长度h之比不能超过1：18）＊鰭片／底板之結合材料（焊接，铆合第15页/共41页小测试—哪种结构设计合理？第16页/共41页Mcpcb设计增加散热基板覆铜面积，可以使热量分布均匀，有利于散热将LED产生的热量快速传递给铝基板将导热绝缘材料导出来的热量进一步传递给散热器（导热层）即是：T结温=THS+P热功率*（Rjs+R导热硅脂+RPCB)=T焊盘+P热功率*Rjs=T焊盘+P功率*Rjs*a(a为LED发热率）第17页/共41页电源设计SMART开关驱动技术±3%恒流精度PSR技术83%效率全电压1%恒流精度专利的线电压补偿技术BOMCost<4RMB第18页/共41页四种因素协调考虑光热机电第19页/共41页光学软件Tracepro，lighttools，Fred，zemax等第20页/共41页散热设计软件Icepak,Flotherm,CFDesian,EFD,ANSYS,QLED等。推荐使用MentorGraphics公司的EFD。EFD基于当前主流三维设计软件PROE与UG,可进行精确的散热模拟分析，并进行优化。第21页/共41页结构设计软件AutoCad,ProE,Solidworks第22页/共41页电路设计软件Protel99,DXP,Powerpcb,AD10第23页/共41页牛刀小试-SMT球泡灯这是一个10W的LED球泡灯，全长11cm，散热器长7cm，直径9cm，泡壳长5.2cm，直径10cm，重量150克。它大约可以取代75W的白炽灯。其结构主要包括一个是灯头，二是恒流驱动电源，三是散热器，四是LED灯板，五是灯泡罩。第24页/共41页小测试光、热、机、电先考虑哪个？第25页/共41页灯珠选择第26页/共41页灯珠选择—BrandPartnameTypeTypVf(V)TyplumenLedqtyneededTotalwattageTotalLumenIndicativeprice(US$)-basedon10kpcsLumiledsRebelESSingleemitter3.131839.39541.20LumiledsLuxeon-M4-dice11.61221111.612214.00CreeXMLSingleemitter3.34910110.029103.20CreeXPGSingleemitter3.53465210.69301.20CreeXPESingleemitter3.421349.68520.90CreeXPEHewSingleemitter3.3250413.210001.10CreeXBDSingleemitter3.2287412.811480.80OsramOslonSquareSingleemitter3.4422.4315.312671.00Osram5630lowpowerled3.18372710.89990.10

Lumenmax5630lowpowerled3.4502010.210000.10Lumenmax3014lowpowerled3.412848.410080.03LumenmaxXP-APW-AASingleemitter3.3110910.49900.40LumenmaxXTH-6060FWRY-ANSingleemitter110260413.210400.80Everlight5630lowpowerled3.260188.6410800.10EverlightShwo烁Singleemitter3.3120910.410800.40EverlightShuen炫Singleemitter3.3120910.410800.40EpistarHL-1W-J3Singleemitter3.35110910.69900.30Epistar3528lowpowerled3.4502010.210000.09LiteonLTPL-P033WS65Singleemitter3.5180614.710800.50EdisonEDEW-1LA5-F1Singleemitter3.4110910.79900.40HarvatekHT-T3A8BP-K519lowpowerled3.4502010.210000.12Delta5630lowpowerled3.4552010.211000.08DeltaDTC3531DW30S3Singleemitter3.3160613.869600.50第27页/共41页反激式隔离电源第28页/共41页电源设计这个电路还可以自动检测墙上有无可控硅调光器，如果有的话就可以调光，其调光范围可以从2%调到100%。而且最后采用了PWM调光，调光频率高达900Hz，因此避免了闪烁。另外由于采用了准谐振控制使其总效率高达85%。它还有一个特点是采用变压器初级反馈从而取消了光耦合器件。第29页/共41页外壳设计

散热器的材料目前大多数采用铝合金，因为成本低廉，加工容易，而且导热性好。但是最近出现了很多绝缘的塑料散热器和陶瓷散热器，其散热效果也不差。因为最后的散热主要靠对流和辐射。而对流完全由其形状和面积决定。辐射则和材料的辐射性有关。各种材料的热辐射系数如下表所示：第30页/共41页八种方案以市面上通用10W球泡灯为基准，参考其结构