圖3中的燈芯罩的作用：1、保護LED芯;2、便于操作者安裝;3、二次光學，設計制造出不同光輸燈罩，比如聚光型或散光型，滿足不同場所及應用。

　　解決了熱連接(熱傳導)問題，燈芯的通用標準化的實現也就近在直尺，將按標準散熱功率來劃分不同規格的燈芯，比如：3W、6W、10W、15W、20W，對應著不同規格的標準接口，而不像現燈泡(白熾燈)那樣與功率無關，只有兩三種接口。因而LED燈芯的標準接口規格有許多種，但種數還是有限，燈具涉及到裝飾，則就千姿百態，但其標準散熱量必須達到規定的值，燈具將按其標準散熱量劃分，其接口與其標準散熱量的燈芯接口相對應。設計時可以這樣，10W(標準散熱功率)的燈芯可以安裝到12W的燈具上，但12W的燈芯則不能安裝到10W的燈具上，這都可以通過接口中的結構差異來實現。由于每種燈具有其相應的固定安裝形式，其散熱性能也就穩定，因而不用擔心用戶安裝時，改變其散熱性能，即散熱穩定可靠。

　　本文所提出的模塊劃分，使得燈具和燈芯的散熱熱阻以及導熱熱阻檢測標準以及實驗操作制定更為容易，燈具只要實驗測定出相對標準的導熱芯的散熱性能曲線，就可計算出散熱熱阻;燈芯只要實驗測定出，LED結點溫度與一標準散熱片上的溫度差，計算出燈芯的導熱熱阻即可。有了燈具和燈芯的散熱以及導熱熱阻的檢測標準和操作的規程，就容易快速鑒別各種產品的優劣。目前還沒有鑒別LED燈散熱性能優劣的標準及操作，而是采用非常原始的方法，比如路燈，采用現場工作1000小時，多家企業產品一起進行PK，測定其光衰情況，這種鑒別既不科學，又非常麻煩，比如夏天期間測定結果和冬天期間的結果是不一樣，因為冬夏的氣溫有變化，某些地區變化非常大。

　　依據本文提出的模塊劃分，以及模塊具體的結構，就可容易制定出統一的燈芯與散熱片(燈具)的機械接口標準和電的連接接口標準，以及電源標準，這些標準還可形成國際化標準。有了這些統一的標準，燈具廠商將專心地根據不同需求，設計制造出各種各樣的燈具;燈芯廠商專心芯片封裝，燈芯制造，開發全自動生產設備，提高生產效率，降低成本，研發出內封裝熱阻更低的芯片封裝結構;晶片廠商專心晶片的研發、生產，更多的投入到如何降低成本，提高光電效率;電源廠商專注電源，專用驅動芯片的開發，提高電源效率，降低產品成本。在LED照明產業鏈中的各級廠商，分工明確、既緊密配合，又相互獨立，構建一完善的現代化產業連，社會資源又將被合理地配置到各個鏈中，成本價格將顯著降低，LED照明燈普及將近在眼前。

　　總之，本文提出LED照明燈的模塊劃分的科學之處：①散熱穩定可靠;②容易實現LED照明燈的模塊標準化，以及相應的檢測標準和操作規程，完善整個產業鏈，降低造價。

　　關于電源標準：

　　本文認為應選用恒流驅動，燈芯中LED芯片采用串聯式(局部有并聯)，如圖4所示，每個LED芯片(或并聯組)設有旁路保護元件，該元件的作用，一旦所配的LED芯片損壞，成斷開路狀態，則由于電壓過高(比如兩倍于LED最高電壓)，該元件擊穿，形成永久性短路，使得不因一兩個LED芯片損壞，而使整個燈芯報廢。比如一個12W的LED燈，共有12顆LED芯片，如果有兩顆損壞，光亮度有下降，則可通電流調節端子，調大電流，補償降低的亮度，因而燈的可靠性高。

　　采用恒流驅動電源的優點還有：

　　一、更容易實現統一標準的電源，比如規定標準統一的恒流電流定為350mA。15W的燈芯，額定電壓也就是43V。芯片的額定電流與LED芯片中的晶片面積有關，也就容易調整設計出滿足統一額定電流標準的晶片，另外，還可以通過局部芯片并聯，比如兩三顆LED芯片并聯，達到統一額定電流(如350mA);

　　二、驅動電路簡單、元器件少、成本低，電源效率高。由于工作電流低(350mA)，開關功率管BG的開關損耗也就小，則電源效率高;采用統一標準恒流(350mA)，可將開關功率管BG都集成到驅動IC中(如圖4中虛線所示)，并且額定功率范圍大，從1W到70W(市電為AC220V)范圍工作。輸出功率越大(LED芯串聯越多)，電源的輸出工作電壓也高，因而開關功率管BG承受的開關電壓就越小，開關損耗也就越小，電源的效率也就更高。

　　三、自然對流散熱原理及優化

　　散熱過程最終是熱量傳到空氣中，由空氣流動(對流)將熱量帶走，散熱片的輻射傳熱所占的分量非常低，因而不于考慮。空氣流動帶走的熱量(即散熱量)Q：

　　Q=Cp ·M· (T2-T1)(1)

　　Cp——空氣的比熱，為定值。

　　M——空氣流量。

　　(T2-T1)——散熱片出口處空氣溫度T2與進口處空氣溫度T1的溫差，出口處空氣溫度T2最高不超過散熱片的壁面溫度Tw，即(T2-T1)有最大可能的數值。

　　從公式(1)可以分析得出，最有效提高散熱量的方向是提高空氣流量。

　　自然對流傳熱過程中，驅動空氣流動的動力是：空氣受熱溫度升高，比重下降而產生的浮力F：

　　F=∫V g(ρo- ρa )dv=∫V gρo(1- ) dv (2)

　　g——重力加速度。

　　ρ——空氣密度。

　　V——散熱器的體積。

　　TO——環境大氣溫度。

　　Ta——散熱器內的空氣溫度。

　　空氣流經散熱片，散熱片產生的阻力ƒ：

　　ƒ= ∫S α · g · ρ · u2 · ds (3)

　　S——空氣流經的表面積，即散熱片的散熱面積。

　　α——流動阻力系數，與散熱片的結構，空氣流動形式密切相關。

　　u——空氣在散熱片內的流動速度，流速u越高空氣流量 也就越大。

　　散熱片的散熱量Q還應滿足以下公式：

　　Q=∫S h (Tw—Ta) ds(4)

　　h——對流傳熱系數。

　　(Tw—Ta) ——散熱片壁面溫度Tw與散熱片內的空氣溫度Ta的差值，散熱片的溫度Tw受LED芯片結點溫度的限制。

　　以上四個公式約束著自然對流散熱過程，浮力F應等于流動阻力ƒ再加空氣動量增加(ρ2 )(在下一節中有較詳細的闡述)。降低流動阻力ƒ，意味著空氣流速u2增加(即流量M增加)，以及浮力F要求下降。從公式(1)可以看出，流量M增加，有利于散熱量Q的提高，浮力F要求下降，從公式(2)可以分析得出，散熱片中的空氣溫度Ta可降低，又從公式(4)可以看出：有利散熱量Q的提高，這說明降低流動阻力，從各方面來講，都對散熱量Q提高有利。

　　降低流動阻力系數α，能有效降低流動阻力。當散熱片的肋片，上下豎立設置，空氣由下向上直接穿過散熱片時，低溫空氣直接進入散熱肋片，由公式(4)，有利于對流傳熱;空氣的流動方向與浮力方向一致，阻力最小。因而散熱片應設計成上下貫通的結構，避免空氣彎曲流動，渦流出現。依據公式(3)，流動阻力與空氣在散熱片中的流速的平方成正比，因而降低流速能有效降低流動阻力。增大空氣在散熱片中的流通面積，既能不減小空氣流量M，又能降低流速。太陽花式結構散熱片，如圖5所示，LED芯片將集中在中心導熱柱截面上，不僅發熱源(LED芯片)離散熱肋片根距離近，則導熱柱內導熱熱阻小，而且LED芯片集中，所占的截面積小，即空氣的有效流通面積大，因而有利于流動阻力減小。這說明：太陽花式結構的散熱片，是LED燈散熱的最佳結構。從制造方面講，采用鋁擠出工藝，制造出太陽花鋁型材，再裁切就成了散熱片，可制造出各種外形的散熱片，生產效率高，工序少，造價也就低。

　　由公式(2)分析：如果散熱器的體積V一定，所占空間尺寸一定，散熱器中的空氣溫度Ta提高，有利于提高浮力F，但從公式(4)得出，卻不利于散熱肋片與空氣的對流傳熱(即散熱)。從公式(4)中分析，通過增加散熱肋片數量(即肋片密度)，來提高散熱面積S，有利于提高散熱量，但從公式(3)分析，卻相應地提高了流動阻力ƒ。

　　以上分析說明：在自然對流傳熱中，通過增加散熱肋片密度(減小肋片之間的間隙)來增加散熱面積，以達到提高散熱量的目的，但存在著相反、矛盾的因素，因而散熱量提高有限，甚至有可能得到降低散熱量的相反結果。可以得出結論：當散熱片所占空間尺寸一定時，存在一最大自然對流散熱量，相對應就有著最佳肋片結構(肋片密度)，最大散熱量與散熱片的流通截面積成正比。本文作者經過大量的實驗證實了該結論，并總結有最佳肋片密度的計算經驗公式，可以計算出優化的LED燈散熱片。

　　四、自然對流散熱強化提高