T8 LED燈管耐壓測試死燈珠機理分析和對策探討

T8LED燈管在制造完成準備老化前要不要加入耐壓測試環(huán)節(jié)？有些廠家跳過這環(huán)節(jié)，直接老化出貨了。為什么?答案就是耐壓測試會死燈珠。再把概念擴大，整個LED行業(yè)有相當數量人員認為，耐壓測試會把燈珠打死，因此目前市面上的相當部分燈具沒有經過耐壓測試環(huán)節(jié)，使用安全存在一定隱患。 　　這些燈具大多無法通過出口商檢或是CE測試，產品品質下了一個檔次。還有一個問題：耐壓3.75KV的驅動電源組裝的燈具打耐壓時甚至3KV都過不了。這又是怎么回事呢？本文試圖通過分析談談個人看法。 　　下面剖析T8耐壓測試死燈珠的機理。 　　LED的損壞有兩個原因。一是電壓超出，二是電流超出。耐壓測試的漏電流都設在10mA左右，一般不會超出LED允許的電流值。導致LED損壞的最大可能是電壓超出。 　　電壓又是如何超出的呢？ 　　燈具是由驅動電源LED和散熱體三部分組成的。耐壓測試一般是測試驅動電源輸入端和人體能夠接觸到的燈具外殼間的耐壓值。耐壓靠絕緣實現。輸入端到外殼的絕緣由兩部份組成，一個是電源初次級的絕緣(非隔離電源除外)，一個是燈珠和散熱體(一般和外殼成一體)間的絕緣。交流供電的燈具用交流高壓進行耐壓測試的。見下圖。 　　圖中CY是驅動電源的Y電容，CY1和CY2是鋁基板正負極銅箔和鋁板間的分布電容。耐壓測試時的高壓直接施加到CY和CY1/CY2之間。等效下圖。 　　假設施加的交流高壓為VC，電源Y電容上分到的電壓為VCY，鋁基板分布電容上分到電壓VCY1/2，那么VC=VCY+VCY1/2。我們知道，電容容抗Xc=1 /(2 πf C)，電容容量越大容抗越小，在串聯(lián)電路中分到的電壓也越小，相反也成立。在本例中，電源的Y電容是定值，在1000p到2200P之間。假設鋁基板的分布電容值與電源的Y電容值相等，則鋁基板分到的電壓與電源Y電容分到的電源相等，均為1/2的VC。如果CY1/2小于CY，則VCY1/2將大于VCY，也就是說鋁基板上加的電壓高于一半的耐壓測試高壓值，分布電容越小，此電壓越高。這時其一。 　　其二，鋁基板的銅箔有正負兩極，這兩銅箔并沒連在一起，串并后的發(fā)光二極管連在這兩極間，兩個銅箔的分布電容是分立的。銅箔形狀的不同使得分布電容大小不同，分到的高壓也不同。如果負極的電壓比正極高，則電源次級變壓器繞組和整流管導通，電壓被強行拉平到正極電壓，此種情況不會引起LED超壓死燈，而如果是正極電壓比負極電壓高，這時就有電流(這個電流不同于漏電流)流過LED，這就是在耐壓測試時LED會閃亮的原因。這個電壓越高，LED越亮。 　　大到一定程度超出LED耐壓時，就會損壞LED的PN結。正極電壓比負極電壓高的另一種情況就是負極擊穿了，處于零電位，這時候正極只要分到極低的電壓也足以導致LED損壞。因此LED損壞的主要原因是正負極間壓差太大，這個壓差是由鋁基板上正負極銅箔的形狀和位置決定的。 　　下面再來看看鋁基板。 　　鋁基板是一種具有良好散熱功能的金屬基覆銅板，一般單面板由三層結構所組成，分別是電路層(銅箔)、絕緣層和金屬基層。 　　兩塊平行的金屬板加上中間的介質就組成一個電容，板的面積越大，板距越小，容量就越大。鋁基板中間絕緣層相當于電容介質，它的厚度在成品后就不能改變了。絕緣層的耐壓值有常用的2.5KV左右和更高級別的4KV的等等。 　　根據性價比選好鋁基板后就要按照其性能進行綜合考量配套設計。一般來說，如果驅動電源耐壓值已經夠大了(如大于3KV)，可以把大部份高壓值加到電源上，讓鋁基板承受的高壓更低些。這個目標的實現就是加大鋁基板的銅箔面積，使分布電容盡量大些。具體要求是讓正極銅箔總面積盡量比負極大，同時保證有足夠的爬電距離。 　　一般2.5KV的鋁基板，整板的爬電距離不能小于2.5MM.。這樣才能確保鋁基板不存在薄弱環(huán)節(jié)，在電壓較高時不致于擊穿。下圖是一款已批量生產的T8LED燈管的鋁基板圖，配合耐壓3.75KV的隔離電源，5kv的輸入線，整燈耐壓達4KV，生產過程全數測試耐壓1.5KV，幾乎不死燈珠。 　　假設施加的交流高壓為VC，電源Y電容上分到的電壓為VCY，鋁基板分布電容上分到電壓VCY1/2，那么VC=VCY+VCY1/2。我們知道，電容容抗Xc=1 /(2 πf C)，電容容量越大容抗越小，在串聯(lián)電路中分到的電壓也越小，相反也成立。在本例中，電源的Y電容是定值，在1000p到2200P之間。假設鋁基板的分布電容值與電源的Y電容值相等，則鋁基板分到的電壓與電源Y電容分到的電源相等，均為1/2的VC。如果CY1/2小于CY，則VCY1/2將大于VCY，也就是說鋁基板上加的電壓高于一半的耐壓測試高壓值，分布電容越小，此電壓越高。這時其一。 　　其二，鋁基板的銅箔有正負兩極，這兩銅箔并沒連在一起，串并后的發(fā)光二極管連在這兩極間，兩個銅箔的分布電容是分立的。銅箔形狀的不同使得分布電容大小不同，分到的高壓也不同。如果負極的電壓比正極高，則電源次級變壓器繞組和整流管導通，電壓被強行拉平到正極電壓，此種情況不會引起LED超壓死燈，而如果是正極電壓比負極電壓高，這時就有電流(這個電流不同于漏電流)流過LED，這就是在耐壓測試時LED會閃亮的原因。這個電壓越高，LED越亮。 　　大到一定程度超出LED耐壓時，就會損壞LED的PN結。正極電壓比負極電壓高的另一種情況就是負極擊穿了，處于零電位，這時候正極只要分到極低的電壓也足以導致LED損壞。因此LED損壞的主要原因是正負極間壓差太大，這個壓差是由鋁基板上正負極銅箔的形狀和位置決定的。 　　下面再來看看鋁基板。 　　鋁基板是一種具有良好散熱功能的金屬基覆銅板，一般單面板由三層結構所組成，分別是電路層(銅箔)、絕緣層和金屬基層。 　　兩塊平行的金屬板加上中間的介質就組成一個電容，板的面積越大，板距越小，容量就越大。鋁基板中間絕緣層相當于電容介質，它的厚度在成品后就不能改變了。絕緣層的耐壓值有常用的2.5KV左右和更高級別的4KV的等等。根據性價比選好鋁基板后就要按照其性能進行綜合考量配套設計。 　　一般來說，如果驅動電源耐壓值已經夠大了(如大于3KV)，可以把大部份高壓值加到電源上，讓鋁基板承受的高壓更低些。這個目標的實現就是加大鋁基板的銅箔面積，使分布電容盡量大些。具體要求是讓正極銅箔總面積盡量比負極大，同時保證有足夠的爬電距離。 　　一般2.5KV的鋁基板，整板的爬電距離不能小于2.5MM.。這樣才能確保鋁基板不存在薄弱環(huán)節(jié)，在電壓較高時不致于擊穿。下圖是一款已批量生產的T8LED燈管的鋁基板圖，配合耐壓3.75KV的隔離電源，5kv的輸入線，整燈耐壓達4KV，生產過程全數測試耐壓1.5KV,幾乎不死燈珠。 　　從上面分析可以看出，如有可能在鋁基板的正極與鋁板(外殼)間加接一顆小電容，可以顯著改善LED的死燈珠現象。 　　總結：本文討論了使用隔離電源組裝的T8LED燈管在耐壓測試過程中燈珠損壞的主要原因：1.鋁基板正負極壓差大，超出LED 耐壓值;2.鋁基板負極出現薄弱環(huán)節(jié)擊穿變成零電位，正極分到高壓引起LED損壞。對策是：1.選用耐壓高的驅動電源;2.鋁基板銅箔盡量大，且正極比負極大；3.控制好銅箔對鋁板最小爬電距離：2.5KV的不小于2.5MM. 4.不放過任何一處薄弱環(huán)節(jié)，如輸入線(最好用耐壓5KV以上的線材)，鋁基板上的插頭插座裸露金屬部分點膠等。 　　對于非隔離電源，所有高壓全部加在鋁基板上。本文對鋁基板正負極所作的描述同樣適用。