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經(jīng)驗(yàn)分享:如何測(cè)量LED燈條燈泡結(jié)溫
發(fā)布時(shí)間:2014-09-04 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】LED燈條燈把傳統(tǒng)鎢絲球泡燈制造技術(shù)與LED新興技術(shù)相結(jié)合,使用玻璃泡充氣技術(shù),把LED燈條密閉在玻璃球泡內(nèi),并在內(nèi)填充混合氣體,使其起到散熱作用,以達(dá)到降低LED結(jié)溫,減少光衰,延長壽命的目的。但是工作狀態(tài)下LED燈條的結(jié)溫是影響各項(xiàng)性能指標(biāo)的主要因素,所以如何測(cè)量LED燈條燈泡結(jié)溫也是一個(gè)棘手的問題。
用LED燈條做成的普泡形燈泡,不需加透鏡既能實(shí)現(xiàn)360度全角度的光源,使人有回歸傳統(tǒng)白熾燈的感覺。LED燈條燈具有多項(xiàng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì),在市場(chǎng)上刮起了一股不小的旋風(fēng),正快速地被用戶所接受。LED燈條燈把傳統(tǒng)鎢絲球泡燈制造技術(shù)與LED新興技術(shù)相結(jié)合,使用玻璃泡充氣技術(shù),把LED燈條密閉在玻璃球泡內(nèi),并在內(nèi)填充混合氣體,使其起到散熱作用,以達(dá)到降低LED結(jié)溫,減少光衰,延長壽命的目的。
工作狀態(tài)下LED燈條的結(jié)溫是影響各項(xiàng)性能指標(biāo)的主要因素,也是嚴(yán)重影響LED光衰和使用壽命的關(guān)鍵因素,這些參數(shù)對(duì)普通照明而言都是極其重要的照明質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo),這已經(jīng)在照明業(yè)界達(dá)成共識(shí)。
把LED燈條密閉在充有混合氣體的玻璃球泡內(nèi),僅有正負(fù)極兩根導(dǎo)絲引出密封玻殼外與驅(qū)動(dòng)電源相連,用什么方法測(cè)試LED燈條燈結(jié)溫?測(cè)量常用有管腳測(cè)溫法、紅外成像法、電壓法等。顯然管腳法因?yàn)闊o法把熱電偶粘接到密閉的玻璃球泡內(nèi)LED燈條上而不能測(cè)溫;紅外成像法因無法透過玻璃外殼探測(cè)到LED燈條表面的溫度也不能使用;而電壓法則可以解決測(cè)試的難題。最近本公司用以電壓法為測(cè)試原理的LEDT-300B型整燈熱管理系統(tǒng),對(duì)某企業(yè)制造的一款LED燈條燈泡進(jìn)行了測(cè)量分析,得到多項(xiàng)有趣的數(shù)據(jù),與大家分享。見圖1:
測(cè)試原理:電壓法,先對(duì)樣品LED燈條做K線定標(biāo),獲取溫度T與燈條Vf值的對(duì)應(yīng)關(guān)系;然后使用自帶驅(qū)動(dòng)器點(diǎn)亮被測(cè)樣品燈為加熱源,點(diǎn)亮燈泡后,實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)得結(jié)溫相對(duì)時(shí)間的變化,在計(jì)算機(jī)界面上用連續(xù)曲線繪制,同時(shí)繪制粘接在玻殼上一熱電偶的參考點(diǎn)溫度和環(huán)境溫度曲線。
從上圖中我們看到燈泡點(diǎn)亮后(第一時(shí)段)燈泡內(nèi)LED結(jié)溫逐步升高,到達(dá)平穩(wěn)時(shí)溫度讀數(shù)為122℃。繼續(xù)試驗(yàn),此時(shí)人為地破壞封泡口,把殼內(nèi)混合氣體放掉,內(nèi)部回到大氣壓,圖中可以看到結(jié)溫曲線開始上升(第二時(shí)段),逐漸達(dá)到新的穩(wěn)定平臺(tái),這時(shí)結(jié)溫達(dá)到160℃,結(jié)溫顯然過高。從上圖中可以看到,在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中環(huán)境溫度基本在26℃上下,而玻殼表面參考點(diǎn)溫度在兩種試驗(yàn)狀態(tài)下基本保持在40℃左右。
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從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中可以看到以下幾方面的現(xiàn)象:
1.在環(huán)境溫度為26℃時(shí),正常點(diǎn)亮后的結(jié)溫為122℃,當(dāng)環(huán)境溫度上升到40℃甚至更高時(shí),結(jié)溫就可能高達(dá)140℃以上,這樣的結(jié)溫是高還是低?對(duì)光衰、壽命有什么樣的影響?我們認(rèn)為這可能取決于以下幾方面,既LED燈條所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品允許結(jié)溫;光衰、壽命試驗(yàn)(即壽試)所取得的數(shù)據(jù)。
2.第二時(shí)段,抽(充)氣管被破壞,燈殼內(nèi)的混合氣體被空氣取代之后,結(jié)溫上升到160℃,相對(duì)于第一時(shí)段,溫度上升將近40℃,而此時(shí)玻殼表面參考點(diǎn)溫度與第一階段狀態(tài)基本保持不變。
數(shù)據(jù)證明在玻殼內(nèi)充入一定壓力的混合氣體,利用氣體分子形成LED燈條與玻璃殼間進(jìn)行熱交換,其降低結(jié)溫效果是非常有效、非常顯著的;
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3.設(shè)置在玻璃殼表面的參考點(diǎn)溫度變化不敏感,因?yàn)榘l(fā)熱體與測(cè)量點(diǎn)間存在較大距離和第二階段LED燈條溫度上升的影響。所以不能反映出結(jié)溫懸殊變化的關(guān)系;也無法通過手感或其它方法測(cè)量玻璃殼溫度來正確反映氣體的散熱效果。
要使LED照明產(chǎn)品進(jìn)入民用領(lǐng)域,成為老百姓普遍接受,買得起、用的放心的照明產(chǎn)品,獲得高光效,低光衰,長壽命的最佳設(shè)計(jì),最有效的方法就是在已知結(jié)溫的狀態(tài)下對(duì)燈泡的驅(qū)動(dòng)性能,散熱條件及工藝過程進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)、全面考核。只有讓LED工作在合理的溫度狀態(tài)下,才能做到合理的成本、合理的壽命。
燈具內(nèi)LED在工作中的結(jié)溫是研發(fā)人員最為關(guān)心的問題,LEDT-300B整燈熱管理系統(tǒng),提供了了解掌握燈條燈泡LED結(jié)溫的方法,能夠直接測(cè)到LED的亮點(diǎn)結(jié)溫Tj的最有效的手段。既能夠正確知道燈泡內(nèi)最核心,最本質(zhì)的LED燈條的溫度,能實(shí)時(shí)地看到燈泡燈條Tj溫度曲線的圖形,就可以綜合地評(píng)估產(chǎn)品的整體性能。儀器的結(jié)溫曲線因?yàn)槭菍?shí)時(shí)的、連續(xù)的,這使我們立即聯(lián)想到,可以利用整燈結(jié)溫測(cè)量方法作為設(shè)計(jì)、工藝、制造、品質(zhì)管控的輔助手段,例如:
1.驅(qū)動(dòng)器與其負(fù)載是否匹配?輸出電流的高低直接影響燈泡結(jié)溫的高低,用外接驅(qū)動(dòng)電源調(diào)節(jié)供給LED燈條的輸入電流,增加或減少電流,觀察計(jì)算機(jī)顯示的對(duì)應(yīng)曲線,最終達(dá)到設(shè)計(jì)所確定的、合理的結(jié)溫目標(biāo)值。
2.殼內(nèi)混合氣體對(duì)降低結(jié)溫的貢獻(xiàn)、混合氣體的成份、配比、壓力等對(duì)散熱效果的影響。通過玻殼排氣管改變氣體的壓力和種類,測(cè)量中的結(jié)溫曲線會(huì)立即變化反映出試驗(yàn)效果,這對(duì)新產(chǎn)品研發(fā)具有促進(jìn)作用,可在最短的時(shí)間內(nèi)快速評(píng)估設(shè)計(jì)改變對(duì)降低結(jié)溫的效果。
3.選用何種LED燈條對(duì)產(chǎn)品的光電效果最好,分析光衰與壽命的關(guān)系最為合理。
4.改變LED燈條燈泡的輸入電壓,例如上升或下降10%,模擬市電電壓的波動(dòng),這時(shí)結(jié)溫呈現(xiàn)的對(duì)應(yīng)曲線也反映了產(chǎn)品在電壓波動(dòng)時(shí)的安全狀態(tài)。(見圖2)
5.用外力擊碎玻殼,觀察顯示屏幕,又可以看到結(jié)溫的快速變化,以致最終停止在熱平衡線上。這樣我們可以得知產(chǎn)品的特別情況下的安全狀態(tài)。
6.新工藝、新材料應(yīng)用對(duì)LED結(jié)溫影響與散熱作用快速評(píng)估。
7.在制造過程中的重要質(zhì)量控制點(diǎn),如充氣是否正常、是否存在漏氣等等,進(jìn)行在線檢測(cè),保證工藝流程得到貫徹,提高流入裝配線半成品的合格率。
采用LEDT-300B可以測(cè)得上述產(chǎn)品在各種狀態(tài)下的結(jié)溫。同樣的方法,也可以對(duì)其它各種類型的整燈進(jìn)行各種各樣的分析。本公司對(duì)LED路燈、射燈、直管燈等等都進(jìn)行過結(jié)溫分析。
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