LED燈條燈泡結溫的測量

用LED燈條做成的普泡形燈泡，不需加透鏡既能實(shí)現360度全角度的光源，使人有回歸傳統白熾燈的感覺(jué)。LED燈條燈具有多項應用優(yōu)勢，在市場(chǎng)上刮起了一股不小的旋風(fēng)，正快速地被用戶(hù)所接受。LED燈條燈把傳統鎢絲球泡燈制造技術(shù)與LED新興技術(shù)相結合，使用玻璃泡充氣技術(shù)，把LED燈條密閉在玻璃球泡內，并在內填充混合氣體，使其起到散熱作用，以達到降低LED結溫，減少光衰，延長(cháng)壽命的目的。

　　工作狀態(tài)下LED 燈條的結溫是影響各項性能指標的主要因素，也是嚴重影響LED光衰和使用壽命的關(guān)鍵因素，這些參數對普通照明而言都是極其重要的照明質(zhì)量評價(jià)指標，這已經(jīng)在照明業(yè)界達成共識。

　　把LED燈條密閉在充有混合氣體的玻璃球泡內，僅有正負極兩根導絲引出密封玻殼外與驅動(dòng)電源相連，用什么方法測試LED燈條燈結溫?測量常用有管腳測溫法、紅外成像法、電壓法等。顯然管腳法因為無(wú)法把熱電偶粘接到密閉的玻璃球泡內LED燈條上而不能測溫;紅外成像法因無(wú)法透過(guò)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，對某企業(yè)制造的一款LED 燈條燈泡進(jìn)行了測量分析，得到多項有趣的數據，與大家分享。見(jiàn)圖1：

　　測試原理：電壓法，先對樣品LED燈條做K線(xiàn)定標，獲取溫度T與燈條Vf值的對應關(guān)系;然后使用自帶驅動(dòng)器點(diǎn)亮被測樣品燈為加熱源，點(diǎn)亮燈泡后，實(shí)時(shí)連續測得結溫相對時(shí)間的變化，在計算機界面上用連續曲線(xiàn)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(xiàn)。

　　從上圖中我們看到燈泡點(diǎn)亮后(第一時(shí)段)燈泡內LED結溫逐步升高，到達平穩時(shí)溫度讀數為122℃。繼續試驗，此時(shí)人為地破壞封泡口，把殼內混合氣體放掉，內部回到大氣壓，圖中可以看到結溫曲線(xiàn)開(kāi)始上升(第二時(shí)段)，逐漸達到新的穩定平臺，這時(shí)結溫達到160℃，結溫顯然過(guò)高。從上圖中可以看到，在整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中環(huán)境溫度基本在26℃上下，而玻殼表面參考點(diǎn)溫度在兩種試驗狀態(tài)下基本保持在40℃左右。

　　從這個(gè)實(shí)驗中可以看到以下幾方面的現象：

　　1.在環(huán)境溫度為26℃時(shí)，正常點(diǎn)亮后的結溫為122℃，當環(huán)境溫度上升到40℃甚至更高時(shí)，結溫就可能高達140℃以上，這樣的結溫是高還是低?對光衰、壽命有什么樣的影響?我們認為這可能取決于以下幾方面，既LED燈條所設計的產(chǎn)品允許結溫;光衰、壽命試驗(即壽試)所取得的數據。

　　2.第二時(shí)段，抽(充)氣管被破壞，燈殼內的混合氣體被空氣取代之后，結溫上升到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。

　　數據證明在玻殼內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，其降低結溫效果是非常有效、非常顯著(zhù)的;

　　3.設置在玻璃殼表面的參考點(diǎn)溫度變化不敏感，因為發(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。所以不能反映出結溫懸殊變化的關(guān)系;也無(wú)法通過(guò)手感或其它方法測量玻璃殼溫度來(lái)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(mǎi)得起、用的放心的照明產(chǎn)品，獲得高光效，低光衰，長(cháng)壽命的最佳設計，最有效的方法就是在已知結溫的狀態(tài)下對燈泡的驅動(dòng)性能，散熱條件及工藝過(guò)程進(jìn)行綜合設計、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LED在工作中的結溫是研發(fā)人員最為關(guān)心的問(wèn)題，LEDT-300B整燈熱管理系統，提供了了解掌握燈條燈泡LED結溫的方法，能夠直接測到 LED的亮點(diǎn)結溫Tj的最有效的手段。既能夠正確知道燈泡內最核心，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(xiàn)的圖形，就可以綜合地評估產(chǎn)品的整體性能。儀器的結溫曲線(xiàn)因為是實(shí)時(shí)的、連續的，這使我們立即聯(lián)想到，可以利用整燈結溫測量方法作為設計、工藝、制造、品質(zhì)管控的輔助手段，例如：

　　1.驅動(dòng)器與其負載是否匹配?輸出電流的高低直接影響燈泡結溫的高低，用外接驅動(dòng)電源調節供給LED燈條的輸入電流，增加或減少電流，觀(guān)察計算機顯示的對應曲線(xiàn)，最終達到設計所確定的、合理的結溫目標值。

　　2.殼內混合氣體對降低結溫的貢獻、混合氣體的成份、配比、壓力等對散熱效果的影響。通過(guò)玻殼排氣管改變氣體的壓力和種類(lèi)，測量中的結溫曲線(xiàn)會(huì )立即變化反映出試驗效果，這對新產(chǎn)品研發(fā)具有促進(jìn)作用，可在最短的時(shí)間內快速評估設計改變對降低結溫的效果。

　　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)結溫呈現的對應曲線(xiàn)也反映了產(chǎn)品在電壓波動(dòng)時(shí)的安全狀態(tài)。(見(jiàn)圖2)

　　5.用外力擊碎玻殼，觀(guān)察顯示屏幕，又可以看到結溫的快速變化，以致最終停止在熱平衡線(xiàn)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、新材料應用對LED結溫影響與散熱作用快速評估。

　　7.在制造過(guò)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(xiàn)檢測，保證工藝流程得到貫徹，提高流入裝配線(xiàn)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)下的結溫。同樣的方法，也可以對其它各種類(lèi)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(guò)結溫分析，由于篇幅限制，在以后的文章中再敘。