LED燈條燈泡結(jié)溫的測量

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，在市場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)對普通照明而言都是極其重要的照明質(zhì)量評價(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，用什么方法測試LED燈條燈結(jié)溫?測量常用有管腳測溫法、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燈條上而不能測溫;紅外成像法因無法透過玻璃外殼探測到LED燈條表面的溫度也不能使用;而電壓法則可以解決測試的難題。最近本公司用以電壓法為測試原理的LEDT-300B型整燈熱管理系統(tǒng)，對某企業(yè)制造的一款LED燈條燈泡進(jìn)行了測量分析，得到多項(xiàng)有趣的數(shù)據(jù)，與大家分享。見圖1。 　　測試原理：電壓法，先對樣品LED燈條做K線定標(biāo)，獲取溫度T與燈條Vf值的對應(yīng)關(guān)系;然后使用自帶驅(qū)動(dòng)器點(diǎn)亮被測樣品燈為加熱源，點(diǎn)亮燈泡后，實(shí)時(shí)連續(xù)測得結(jié)溫相對時(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。 　　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; 　　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)混合氣體對降低結(jié)溫的貢獻(xiàn)、混合氣體的成份、配比、壓力等對散熱效果的影響。通過玻殼排氣管改變氣體的壓力和種類，測量中的結(jié)溫曲線會(huì)立即變化反映出試驗(yàn)效果，這對新產(chǎn)品研發(fā)具有促進(jìn)作用，可在最短的時(shí)間內(nèi)快速評估設(shè)計(jì)改變對降低結(jié)溫的效果。 　　3.選用何種LED燈條對產(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LED結(jié)溫影響與散熱作用快速評估。 　　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，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，也可以對其它各種類型的整燈進(jìn)行各種各樣的分析。本公司對LED路燈、射燈、直管燈等等都進(jìn)行過結(jié)溫分析，由于篇幅限制，在以后的文章中再敘。