LED球泡灯设计与剖析.doc

中国照明网作者：茅于海

入2011年以后，LED逐渐向室内照明进军，这也意味着开始向民用家庭进军。一方面这是一个大喜事，因为民用的市

场是非常之大；另一方面也是一个极为严重的挑战，因为民用市场要求成本特别低，可靠性特别高。现在离开完全满足

民用市场的要求还很远，可以说还有很长的路要走。

最普通的民用灯就是白炽灯，也就是我们普通用的灯泡。所以如果LED要取代白炽灯泡，就要开发出一种无论在灯

头形状还是外型上都和白炽灯泡类似的灯泡，这就是我们通常称为LED球泡灯。可以想象，球泡灯的市场是十分巨大的。

一．对LED球泡灯的要求

因为要替换白炽灯，所以至少要有以下几方面的要求：

1.亮度要相当白炽灯通常只讲瓦数而不讲流明数。LED虽然也可以只讲瓦数，但是由于LED的光效还在不断发展，

只说瓦数并不能代表其流明数。白炽灯最常用的瓦数有15瓦、30瓦、45瓦、60瓦、75瓦和100瓦等。如果要讲流

明数，那么可以用白炽灯的发光效率来计算。白炽灯的发光效率在7.5-12lm/W。瓦数越大效率越高。所以上面列出几

种瓦数的白炽灯的相对流明数可以列表如下：

白炽灯瓦数W1530456075100

发光效率lm/W7.588.59.510.512

流明数lm112.5240382.5570787.51200

LED1瓦数W1.563.35.37.910.916.6

LED2瓦数W1.22.64.16.18.412.8

如果采用LED来取代，也可以得出相应的瓦数。但是因为LED的发光效率在不断攀升，所以很难给出准确的数字。

假定采用目前通常的LED1，其光效为100lm/W，假如采用最高光效的LED2，其光效为130lm/W（暖白的光效会低

于此值）。就可以得出对这两种光效LED相应的瓦数来。但是因为LED需要恒流源，而恒流源有一定的效率，假定为

85%，另外因为LED不可能采用透明泡壳，而只能采用乳白泡壳。其透光率大约为85%。二者相乘等于0.72。.考虑

以上因素以后就可以得出和白炽灯相当的瓦数来。由表中可见，LED2在同样亮度时大约可以节省10倍的功率。有一点

需要特别说明的。就是从目前LED球泡灯的光效和散热来说，它还不可能做到10瓦以上，也就是说目前还只有可以取

代60-75W白炽灯的LED球泡灯。当然PAR灯就另当别论了（后面将讨论）。

2.外形要类似通常白炽灯为梨形的，所以LED球泡灯也应当为梨形的。这点是很容易做到。但是白炽灯为全玻璃

制品，LED因为要散热就很难采用全玻璃的结构。下面会详细讨论LED球泡灯的结构。

3.体积大小要相当，因为LED需要恒流源和散热器，所以这是非常难做到的

4.重量要相当，同样因为LED需要恒流源和散热器，所以这也是非常难做到的

5.灯头要相同中国过去大都是采用卡口式，改革开放以后大都改用和美国一样的螺口式。就是美国的E26或E27。

这点也还是很容易做到的

6.电源要相同，都应该是220VAC（或美国的110VAC），这也是没问题的

二．LED球泡灯的结构

LED球泡灯可以分为外部结构和内部结构。我们先来看一下它的外部结构。一个典型的LED球泡灯的外形如图1

所示（这是作者最近在美国硅谷Fry’s电子商店上看到的最大功率的LED球泡灯，价$40）：

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图1.LED球泡灯的外形

这是一个5W的LED球泡灯，全长13cm，散热器长5cm，直径4.5cm，泡壳长5.2cm，直径5.5cm，重量114

克。它大约可以取代45W的白炽灯。其外部结构主要包括3个部分，一个是灯头，二是散热器，三是泡壳。而内部结

构则主要是2部分，一是恒流驱动电源，二是LED灯板（包括铝基板和LED）在内（图2）。

图2.球泡灯的构成

下面分别来讨论这几个部分的构成。

三．球泡灯的电源

因为球泡灯都是用市电供电，所以电源也必须是市电交流输入的，英文称为Off-Line，有把中文译成离线式是很不

恰当的，因为英文原意是FromLine的意思，应该译成在线，但又会和网络的在线相混，所以不如就直接称为市电式电

源。

球泡灯的市电式电源基本指标如下：

1.电源基本类型：主要分隔离式和非隔离式两种，那是指负载端是否与火线220V隔离。一般说，非隔离因为不需

要隔离变压器，所以成本低，但要求铝基板耐压高，否则散热器就有可能带电。所以比较不容易通过安规检验。隔离式

就比较安全，比较容易通过安规，但成本高。

2.电源输出功率：因为球泡灯的体积大小必须和玻壳的白炽灯相当，所以散热器大小有限，目前还不能超过9W。

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3.电源效