一、LED球泡灯的结构
LED 球泡灯能够分为外部结构和内部结构。咱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 电子商铺上看到的最大功率的LED 球泡灯，价$40）：
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，分量114克。它大约能够替代45W 的白炽灯。其外部结构首要包含3 个部分，一个是灯头，二是散热器，三是泡壳。而内部结构则首要是2 部分，一是恒流驱动电源，二是LED 灯板（包含铝基板和LED）在内（图2）。
图2. 球泡灯的构成
下面分别来评论这几个部分的构成。
二、球泡灯的电源
由于球泡灯都是用市电供电，所以电源也有必要是市电沟通输入的，英文称为Off-Line，有把中文译成离线式是很不恰当的，由于英文本意是From Line 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根本目标如下：
1. 电源根本类型：首要分阻隔式和非阻隔式两种，那是指负载端是否与前方220V 阻隔。一般说，非阻隔由于不需求阻隔变压器，所以本钱低，但要求铝基板耐压高，不然散热器就有或许带电。所以比较不简略经过安规查验。阻隔式就比较安全，比较简略经过安规，但本钱高。
2. 电源输出功率：由于球泡灯的体积巨细有必要和玻壳的白炽灯适当，所以散热器巨细有限，现在还不能超越9W。
3. 电源功率：一般阻隔式在80-85%左右，非阻隔式在90%左右
4. 电源功率因数（PF）：不加PF 校对在0.5-0.6,加PF 校对在0.9-0.99 左右
5. 体积巨细：由于球泡灯留给电源的空间很小，所以体积的约束很严。
下面来介绍几种典型的球泡灯电源：
二*1 非阻隔式电源
下面是一个选用美国安森美NCP1014 的非阻隔式电源原理图（图3）
图3.非阻隔式电源原理图
这个电源的根本目标如下：
表1
其实这个电源的中心便是一个恒流二极管NSI45025，以保证LED 恒流在25mA。所以它只能用于小功率贴片式的LED。其间外加的%&&&&&%NCP1014 实践上是一个有源式的功率因数校对（PFC），能够把它的功率因数进步到>0.9以满意美国能源之星的要求。输入端的L1,C1,C2 是一个防电磁搅扰EMI 的滤波器。它的缺陷对错阻隔，所以220V 会直接加到负载LED 上。
假设不要求功率因数的话，那么选用恒流二极管(CRD)的电源计划能够做得很简略（图4）。
图4. 最简略的选用恒流二极管的球泡灯电源
这种电源的功率因数大约在0.5-0.6 之间。由于电路简略，所以体积能够做得很小，并且本钱很低。
二*2 阻隔式电源
为了进步安全性，最好选用阻隔式电源，这样就多了一个阻隔变压器，添加了体积、本钱，降低了功率。图6 是一个选用iWatt 公司iW3610 的反激式阻隔电源电路图。其实这个芯片和Cypress 公司的CY8CLEDAC02 非常相似。
图5. 选用iW3610 的阻隔式电源的电路图
其首要技能目标如下表所示：
表2
这个电路还能够自动检测墙上有无可控硅调光器，假设有的话就能够调光，其调光规模能够从2%调到100%。并且最终选用了PWM 调光，调光频率高达900Hz，因而避免了闪耀。别的由于选用了准谐振操控使其总功率高达85%。
它还有一个特点是选用变压器初级反应然后取消了光耦合器材。它的外形图如图7 所示。其外形是专门为球泡灯而规划。
图6. iW3610 的演示板
三、球泡灯的散热器
球泡灯的LED 一般焊接在一块铝基板（LED 底板）上，这块铝基板再和一片圆形铝散热板固定，然后再把这块铝散热板固定到散热器外壳上去（见图7）。
图7. LED 底板怎么固定到散热器上去
图中的铝散热板上能够看出有精加工的痕迹。经过精加工今后LED 底板就能够直接固定上去，不然的话，二者之间会有气隙，需求涂覆硅导热胶以改进导热。
球泡灯由于体积的约束所以散热是一个大问题。无论是哪种散热器都是只能依托对流和辐射两种办法来把热量散发到空气中去，而这两种散热的才能都是和它的散热的面积成正比。而球泡灯的散热面积能够如下核算。假定其散热器能够近似为一个截去尖顶的圆锥体。假定大圆锥体的高度为H，直径为D，而截去的小圆锥体的高度为h，直径为d。
图8 截顶的圆锥体
圆锥体的旁边面积为ðHD/2，所以截去一个尖顶今后的旁边面积是ðHD/2-ðhd/2=ð(HD-hd)/2。假定H=8cm，h=3cm，D=5cm，d=3cm，那么这个截顶今后的旁边面积便是48.7cm2，可近似为50 平方厘米。而由于大多数散热器都开了沟槽，以添加其散热面积，开沟槽今后所添加的散热面积为沟槽深度g 乘长度l 再乘2，再乘以沟槽数。假定沟槽均匀深度为0.3cm，长度为5cm，沟槽数为46 个，那么开沟槽今后添加的面积为0.3x5x2x46=138. cm2。总计散热面积为188 cm2。依据经历数据，每瓦所需求的散热面积大约在35-60 cm2。具体要多大取决于环境温度和答应的升温。由于球泡灯大部分是用在室内，环境温度不是很高，所以能够选用35 cm2/W。所以188 cm2 的散热面积能够散大约5.3W 左右。不过这仅仅极为大略的估量，能够得到一个数量级的概念罢了。真实的散热状况仍是要实践测定才能够。
日本的技能在线拆解了几种LED 球泡灯。并实测了其泡壳温度，成果如下表所示：由于室温是相同的：
表3 几种球泡灯的外壳温度
表中的球泡灯功率从7.5W 到4W。温升最低的是4W 球泡灯，其外壳温度为38 度。温升最高的为东芝照明的7.2W球泡灯，其表面温度高达61 度。这是由于东芝的球泡灯散热器没有开槽沟的原因。所以不开槽沟的散热器，尽管表面润滑，外形美观，但其散热作用会差许多。而表面温度越高，在相同的体系热阻和功耗状况下，LED 芯片的结温也越高，LED 的寿数就越短。
由于球泡灯散热器面积的约束，所以很难散热超越7-9W。依据现在的LED 光效，它的流明数也就适当于60W白炽灯。跟着今后LED 光效的逐年进步，信任会呈现相同巨细而能替代100W 的白炽灯。
散热器的资料现在大多数选用铝合金，由于本钱低价，加工简略，并且导热性好。可是最近呈现了许多绝缘的塑料散热器和陶瓷散热器，其散热作用也不差。由于最终的散热首要靠对流和辐射。而对流完全由其形状和面积决议。辐射则和资料的辐射性有关。各种资料的热辐射系数如下表所示：
表4
由表中可见，氧化处理是改进金属资料的辐射散热的重要途径。而导热塑料则不需求任何氧化处理就能够到达极高的辐射系数。因而只需其外形和金属散热器相同，那么其对流和辐射的作用是和金属散热器的作用是相同的。可是其热传导功能必定不如金属，所以全体散热作用会差一些。可是假设把它做得尽或许薄，再加上一层金属的内壁，就能够把这个热传导低的不利因素降至最低。现在已经有导热系数大于20 w/mk 的塑料，可是其单价比较高。陶瓷散热器的状况和塑料散热器状况相同。仅仅其导热系数能够做得更高，当然本钱也要高许多。
塑料和陶瓷的最大长处是绝缘，所以即便选用非阻隔电源也简略经过安规查验。
此外，为了改进泡壳里恒流驱动电源的散热，一般都要参加导热密封胶，以替代导热差的空气。还有一种办法是在散热器上打孔，以便空气的流转。可是就会有防水的问题。
四．球泡灯的泡壳
所谓泡壳便是指前面通明的玻壳。在白炽灯中，全部都是由玻璃做成的外壳，可是在球泡灯中，尽管也能够用玻璃做前面的外壳，实践上也是有这样做的。可是由于LED 球泡灯分量很重，要比白炽灯重5 倍以上，假设用玻璃做的话，掉在地上，摔破的或许性就大多了。因而更多的LED 球泡灯选用塑料做泡壳，以防摔坏。并且LED 球泡灯由于热量都从散热器散出去了，所以经过泡壳的光大都是可见光，很少有发热的红外线，所以选用塑料来做泡壳也不会由于过热而损坏。
可是塑料外壳的最大问题是透光率的问题。由于LED 存在眩光的问题，所以尽或许选用乳白色的泡壳，避免看到里边的LED 灯珠。而乳白色的泡壳。其透光率就更成问题了。所以关于用于LED 球泡灯泡壳的塑料有以下要求：
1. 具有高透光、高分散、无眩光、无光影；
2.光源隐蔽性要好（尽或许看不到LED 灯珠）；
3.透光率到达90％以上；
4.具有高阻燃性；
5.具有高抗冲击强度；
现在国内有一种称为智光LED 光学灯罩的听说能够完成一切以上要求（图9）。
图 9 各种LED 塑料泡壳
假设真的能够完成94%的透光率，并且还能防眩光，无光影，那么真的是非常抱负的了。其外观图如图10所示。
图10 智光LED 光学灯罩的外观图
五．几种品牌LED 球泡灯
下面列出了几种市面上批量生产的品牌LED 球泡灯的实测成果：
表5
能够注意到一个60W 的玻壳白炽灯分量只要28g。要比这些LED 球泡灯轻5 倍左右。别的表中的发光功率不是LED 自身的发光功率，而是指整个球泡灯的发光功率，其间包含了电源的功率和光罩的透光率。所以，要能到达100lm/W 的全体光效还有一段旅程要走。
