影響LED燈泡燈安全與質(zhì)量的要素分析

　　節(jié)能 1.引言

　　隨著電子、材料技術(shù)的不斷發(fā)展，LED照明繼鎢絲燈、熒光燈、氣體放電燈之后成為了人類第四代照明產(chǎn)品，其具備壽命長(zhǎng)、光效高和等顯著優(yōu)點(diǎn)，在節(jié)能環(huán)保發(fā)展的戰(zhàn)略下，將在照明領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。傳統(tǒng)白熾燈的電光轉(zhuǎn)換效率只有5%左右，而LED球泡燈的電光轉(zhuǎn)換效率甚至已超過(guò)50%，遠(yuǎn)高于白熾燈。因此，國(guó)內(nèi)也正大力推動(dòng)LED照明市場(chǎng)的發(fā)展。但是，LED照明市場(chǎng)現(xiàn)階段并不是很成熟，下游市場(chǎng)準(zhǔn)入門(mén)檻也不高，而各個(gè)廠家的標(biāo)準(zhǔn)各異，技術(shù)能力水平參差不齊，導(dǎo)致出現(xiàn)大量LED產(chǎn)品質(zhì)量和安全問(wèn)題。

　　LED球泡燈包括外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其外部結(jié)構(gòu)包括燈頭、散熱器、泡殼；而內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電源和LED燈板（鋁基板和LED）。下文將主要從驅(qū)動(dòng)和散熱兩個(gè)方面分析影響其質(zhì)量和安全的因素。

　　2.LED球泡燈的驅(qū)動(dòng)電源選擇

　　LED必須有匹配的驅(qū)動(dòng)電源才能正常工作，我們知道，LED芯片在正常使用情況下壽命已經(jīng)超過(guò)10萬(wàn)小時(shí)，但一般的驅(qū)動(dòng)電源壽命卻只有3萬(wàn)小時(shí)以下，因此驅(qū)動(dòng)電源的壽命不匹配、可靠性不足等問(wèn)題直接影響LED產(chǎn)品的安全及壽命。電解電容對(duì)頻率很敏感，高頻電路中使用發(fā)熱厲害且易爆炸，根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)電路里電解電容是引起驅(qū)動(dòng)電源失效的最主要因素，選擇高品質(zhì)的電解電容能有效延長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)電源的壽命。根據(jù)通用的電解電容壽命估算方式“每降低10℃，壽命增加一倍”，那么，有效控制驅(qū)動(dòng)電源工作環(huán)境溫度，可使其壽命更長(zhǎng)。

　　圖1 某型號(hào)1WLED的伏安特性曲線

　　另外，選擇正確驅(qū)動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)電源意義重大。驅(qū)動(dòng)電源給L E D提供正向電流使其工作，通常LED亮度輸出與正向電流成正比，但白光LED在大電流下會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，發(fā)光效率大幅度降低，甚至造成永久傷害。LED的主要結(jié)構(gòu)為PN結(jié)，其伏安特性是流過(guò)芯片PN結(jié)的電流隨著施加到PN結(jié)兩端上的電壓變化的特性，與普通整流二極管一樣，LED具有非線性特性，特別大功率LED的伏安特性曲線很陡，細(xì)微的電壓變化會(huì)引起電流很大的波動(dòng)。如圖1所示，電源電壓的10%的變化，就會(huì)引起正向電流的350%的變化。過(guò)大的電流容易導(dǎo)致LED結(jié)溫升高而損壞，過(guò)小的電流會(huì)使LED亮度不足。很多人以為根據(jù)伏安特性，LED電壓定了，電流也就定了，所以驅(qū)動(dòng)采用恒壓和恒流是一樣的。實(shí)際上，LED的伏安特性并不是固定的，而是隨溫度而變化的。這是因?yàn)槭荓ED是一個(gè)二極管，它的伏安特性具有負(fù)溫度系數(shù)的特點(diǎn)，如圖2所示。

　　　　圖2 LED伏安特性的溫度特性

　　因?yàn)槭秦?fù)溫度系數(shù)，也就是隨著溫度的升高，其伏安特性左移，若電壓為恒定，那么電流就會(huì)增加，如果散熱不好，LED的溫度上升的很快。如圖2，假定采用3.3V恒壓源常溫下工作在20mA，而溫度升高到85度時(shí)，電流就會(huì)增加到37mA，而其亮度并不增加。電流增加只會(huì)使它的溫升更高，這樣就會(huì)增加光衰，降低壽命。當(dāng)常溫下工作在20mA時(shí)，到了-40度時(shí)，電流就會(huì)降低至8-10mA，亮度大大會(huì)降低。