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灯丝灯散热

时间:2018-08-27 15:57来源:未知 作者:guangsheng 点击:
       众所周知,目前888扑克和博狗扑克灯丝灯依旧存在着一些技术上的瓶颈,散热就是其中之一,为了寻求其长足发展,攻克只是时间的问题。
 谈及888扑克和博狗扑克时,尤其是灯丝,总离不开“热”这个掣肘。

1.下面,我们重点谈谈灯丝散“热”那些事儿,首先了解热与888扑克和博狗扑克之间的关系。


热与888扑克和博狗扑克关系有以下几点:
888扑克和博狗扑克在不同结温下,其寿命是不同的,结温越低寿命指数式上涨,如下图所示:

 

 2.以888扑克和博狗扑克结温为25度时的发光为100%,那么结温上升至60度时,其发光量就只有90%;结温为100度时就下降到80%;140度就只有70%。可见改善散热,控制结温是十分重要的事。
 

 
3.除此以外888扑克和博狗扑克的发热还会使得其光谱移动;色温升高;正向电流增大(恒压供电时);反向电流也增大;热应力增高;荧光粉环氧树脂老化加速等种种问题。

如果还觉得抽象,想想为什么888扑克和博狗扑克点亮测试光通量和光效都高,可过一会再测,参数就都变低啦!

在讨论灯丝散热问题之前,科普一下散热方法,这个很有必要,俗语道:磨刀不误砍柴工!

 

 
分析散热,定要了解灯丝灯的结构,下图是市面上常见的A60灯丝灯,一般做5W左右功率。

其主要有以下几部分组成玻璃泡壳、玻璃柱、导线、灯丝、电源和灯头。

      一般玻璃的导热率为0.07~2W/mK,一般气体的导热系数0.01~0.2W/mK,铜的导热系数377W/mK,铁的导热系数50W/mK左右。

前面提及热的传递方式有三种,对于灯丝灯也不例外。下面三个是传导、对流和辐射的计算公式:

 

 
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888扑克和博狗扑克来说,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)。

 
 
      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。
 
       前面《论灯丝灯散“热”》上、中篇已经讨论过热的基本理论和灯丝目前散热的状况,下篇我们用简短文字重点说明灯丝散“热”的有效方法。

灯丝“热”主要有两部分:一是光源;二是电源。


首先介绍光源部分:

      从散热途径来看,主要还是对流和导热。其中充气就是改善对流的一个有效可行的方法,目前很多厂家都在做,此处就不赘述了。

重点说说导热环节,目前市场上最多的是下图左,我们称它为第一代灯丝,下图右为第二代。

 
  若想要打开导热通路,对于第一代灯丝而言,只有加粗引线(中篇有分析过);若想达到瓦级别,截面积至少提高一个数量,这意味着原来直径1mm的线要改为直径3.16mm。对于灯丝灯这么小的灯具,直径3.16mm无论从体型还是工艺上都难以实现。

  相反,第二代灯丝,由于其采用玻璃上镀银的方式,且银层可直接深入到灯头内部,众所周知,银的导热率非常高(429W/mk),所以只要合理设计银层,不仅可以大幅提高导热而且通过面积增大对流散热也会加大。

除此之外,玻璃灯丝这种结构还可以通过加大发光面积更为直接的降低热堆积。

下面我们讨论电源部分,俗称灯头:
       灯头部分作为热的蓄水池,必须给其加料,不能腹中空空。其中,灌导热胶或者加导热泥都是不错的方法,不仅可以降低电源发热量也可以吸收光源部分的热量。

另外如果要想去除电源噪音,灯头部分加导热硅胶套是个不错的选择。

 
      到此灯丝“热”讨论就结束了,总而言之:热是灯丝目前的硬伤,但并非不可战胜,当微小改善积聚到一定程度,质变就会出现,谢谢!
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