LED燈條燈泡結(jié)溫的測(cè)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(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(zhǎng)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。

　　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;

　　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(zhǎng)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，由于篇幅限制，在以后的文章中再敘。