拆解LED灯泡，揭露其内部设计奥秘

新产品省略了该环。虽然散热器的模具需要随之修改，但考虑到几十万的产量，省略装饰环更有益于降低成本。

　　图10：东芝照明LED灯泡的比较新产品与原有产品相比，除外观上的涂装颜色从白色变为银色外，还省略了与散热无关的装饰环。

　　摘下球形灯罩看不出原有产品与新产品的差异。但去除金属盖后，差异则一目了然：原有产品在树脂壳中，电源电路底板内侧存在填充材料（图11）。而新产品的树脂壳中只插入了电源电路底板。

　　图11：东芝照明LED灯泡（原有产品）的下部为了使电源电路底板的热量高效传导至散热器，底板背面与散热器之间充满了填充材料。

　　从散热器中拔出树脂壳可以看到，原有产品的树脂壳长度短于新产品（图12）。而且，树脂壳的侧面还有新产品中没有的开放部位。其目的是使壳中的填充材料与散热器相接触。

　　图12：东芝照明LED灯泡（原有产品）的树脂壳与电源电路底板树脂壳上有开放部位，可供填充材料与散热器的内面接触。

　　新产品为什么无需填充材料呢？关于这一点，东芝照明的回答是：①原有产品使用6芯片并联的LED封装，而新产品改为了3芯片串联；②电源电路的输出电流减小，发热量也随之降低；所以新产品无需再利用填充材料传导电源电路底板热量。放大观察LED封装的确可以看到芯片数量上的差异。节省填充材料注入工序，组装成本也可以相应降低。

　　东芝还表示，电源电路底板的变更也有助于降低成本。新产品采用了酚醛纸底板，而原有产品采用的是环氧玻璃底板。按照熟悉电子电路的技术人员的说法："底板的成本虽说与产量也有关系，但光是此项改变底板就可以从300～500日元降低到约50日元"。

　　实际取出底板查看，原有产品确实为环氧玻璃底板。与新产品的酚醛纸底板相比，酚醛纸底板的布线仅为单面，而环氧玻璃底板为两面，因此，原有产品的底板较小。也就是说，新产品为采用酚醛纸而扩大了底板面积，容纳底板的树脂壳也不得不增大。

　　这一设计变更需要修改散热器模具，这是成本增加的因素。但东芝表示："通过变更设计，散热器使用的材料量会略微减少。综合来看，重新开模仍然能降低成本"。

　　散热器使用陶瓷

　　斯坦利电气同样是新步入LED灯泡市场的公司之一。在汽车照明领域业绩卓著的该公司计划从2009年9月开始量产LED灯泡*9。因为拆解时该公司的量产尚未开始，所以拆解组未能对实物进行拆解，在此对采访中获悉的散热方式的改进加以介绍。

　　图13：斯坦利电气LED灯泡通过采用高散热性的陶瓷，散热器（外壳）可以缩小，除上方外，还可以照亮周围。

　　斯坦利电气的LED灯泡的最大特点在于散热器材料为陶瓷（图13）。因为陶瓷向空气的导热率高于东芝照明和夏普采用的铝合金，因此散热器面积可以缩小。

　　不过，从成本来看，铝合金铸件的成本要低，许多厂商也因此放弃了陶瓷。但斯坦利电气却发现了缩小散热器后带来的巨大好处：可以实现全方位发光。

　　图14：斯坦利电气LED灯泡的截面想像图由于LED基片与散热器的接触部分无法充分传导热量，因此内部填充了连接二者的填充材料。

　　现在，采用铝合金制散热器的LED灯泡必须把LED设置在接近顶端的位置。因此，光线很难在金属盖附近沿横向发散。无法像白炽灯泡一样应用于金属盖横向附近有反射板的照明器具、以及灯泡设置位置偏低且需要全方位发光的落地灯。而采用陶瓷散热器后，LED的设置位置可以靠近金属盖，从而满足上述用途的需求，替换白炽灯泡的难度也随之降低。

　　斯坦利电气的铝合金制LED基片向散热器导热的方式也进行了改进（图14）。LED基片由陶瓷散热器内侧的凸缘顶端支撑。由于其接触面积较小，因此依靠接触无法获得充分的热量传导。而且，陶瓷表面向空气的导热率虽高，但陶瓷内部的导热率偏低，这也会影响导热效果。

　　为此，该公司向散热器内部填充了高导热率的硅类填充材料，使LED基片的背面也与填充材料实现了接触。这一改进打通了LED基片经由填充材料向陶瓷散热器高效传导热量的途径。为了使填充材料与LED底板的背面紧密接触，组装方法也相应进行了改进。

　　由于生产准备过程花费了大量时间，斯坦利电气未能如期投产。成本虽然在决定投产时已经达到了最佳平衡点，但要实现低价LED灯泡的成本还是花费了时间。

　　提高LED封装的散热性

　　上面介绍的3家公司都为提高LED基片向散热器导热的效率而对LED的散热方式进行了改进。其共同点在于基片采用了铝合金板与布线图案之间夹有绝缘层的金属底板。为有利于LED芯片向底板安装部位导热而采取的措施没有太大差异。

今后，为了实现