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燈條燈具有多項應用優(yōu)勢，在市場上刮起了一股不小的旋風，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與LED新興技術相結合，使用玻璃泡充氣技術，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，以達到降低LED結溫，減少光衰，延長壽命的目的。

　　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(nèi)，僅有正負極兩根導絲引出密封玻殼外與驅動電源相連，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 燈條燈泡進行了測量分析，得到多項有趣的數(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，獲取溫度T與燈條Vf值的對應關系;然后使用自帶驅動器點亮被測樣品燈為加熱源，點亮燈泡后，實時連續(xù)測得結溫相對時間的變化，在計算機界面上用連續(xù)曲線繪制，同時繪制粘接在玻殼上一熱電偶的參考點溫度和環(huán)境溫度曲線。

　　從上圖中我們看到燈泡點亮后(第一時段)燈泡內(nèi)LED結溫逐步升高，到達平穩(wěn)時溫度讀數(shù)為122℃。繼續(xù)試驗，此時人為地破壞封泡口，把殼內(nèi)混合氣體放掉，內(nèi)部回到大氣壓，圖中可以看到結溫曲線開始上升(第二時段)，逐漸達到新的穩(wěn)定平臺，這時結溫達到160℃，結溫顯然過高。從上圖中可以看到，在整個實驗過程中環(huán)境溫度基本在26℃上下，而玻殼表面參考點溫度在兩種試驗狀態(tài)下基本保持在40℃左右。

　　從這個實驗中可以看到以下幾方面的現(xiàn)象：

　　1.在環(huán)境溫度為26℃時，正常點亮后的結溫為122℃，當環(huán)境溫度上升到40℃甚至更高時，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(shù)據(jù)。

　　2.第二時段，抽(充)氣管被破壞，燈殼內(nèi)的混合氣體被空氣取代之后，結溫上升到160℃，相對于第一時段，溫度上升將近40℃，而此時玻殼表面參考點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燈條與玻璃殼間進行熱交換，其降低結溫效果是非常有效、非常顯著的;

　　3.設置在玻璃殼表面的參考點溫度變化不敏感，因為發(fā)熱體與測量點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)品進入民用領域，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)下對燈泡的驅動性能，散熱條件及工藝過程進行綜合設計、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(nèi)LED在工作中的結溫是研發(fā)人員最為關心的問題，LEDT-300B整燈熱管理系統(tǒng)，提供了了解掌握燈條燈泡LED結溫的方法，能夠直接測到 LED的亮點結溫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，能實時地看到燈泡燈條Tj溫度曲線的圖形，就可以綜合地評估產(chǎn)品的整體性能。儀器的結溫曲線因為是實時的、連續(xù)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，觀察計算機顯示的對應曲線，最終達到設計所確定的、合理的結溫目標值。

　　2.殼內(nèi)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。通過玻殼排氣管改變氣體的壓力和種類，測量中的結溫曲線會立即變化反映出試驗效果，這對新產(chǎn)品研發(fā)具有促進作用，可在最短的時間內(nèi)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，這時結溫呈現(xiàn)的對應曲線也反映了產(chǎn)品在電壓波動時的安全狀態(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、新材料應用對LED結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，如充氣是否正常、是否存在漏氣等等，進行在線檢測，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)下的結溫。同樣的方法，也可以對其它各種類型的整燈進行各種各樣的分析。本公司對LED路燈、射燈、直管燈等等都進行過結溫分析，由于篇幅限制，在以后的文章中再敘。