工程師詳解：T8 LED燈管耐壓測(cè)試死燈珠的原因

T8LED燈管在制造完成準(zhǔn)備老化前要不要加入耐壓測(cè)試環(huán)節(jié)？有些廠家跳過(guò)這環(huán)節(jié)，直接老化出貨了。為什么？答案就是耐壓測(cè)試會(huì)死燈珠。再把概念擴(kuò)大，整個(gè)LED行業(yè)有相當(dāng)數(shù)量人員認(rèn)為，耐壓測(cè)試會(huì)把燈珠打死，因此目前市面上的相當(dāng)部分燈具沒(méi)有經(jīng)過(guò)耐壓測(cè)試環(huán)節(jié)，使用安全存在一定隱患。這些燈具大多無(wú)法通過(guò)出口商檢或是CE測(cè)試，產(chǎn)品品質(zhì)下了一個(gè)檔次。還有一個(gè)問(wèn)題：耐壓3.75KV的驅(qū)動(dòng)電源組裝的燈具打耐壓時(shí)甚至3KV都過(guò)不了。

T8耐壓測(cè)試死燈珠的機(jī)理：

LED的損壞有兩個(gè)原因。一是電壓超出；二是電流超出。耐壓測(cè)試的漏電流都設(shè)在10mA左右，一般不會(huì)超出LED允許的電流值。導(dǎo)致LED損壞的最大可能是電壓超出。

電壓又是如何超出的呢？

燈具是由驅(qū)動(dòng)電源LED和散熱體三部分組成的。耐壓測(cè)試一般是測(cè)試驅(qū)動(dòng)電源輸入端和人體能夠接觸到的燈具外殼間的耐壓值。耐壓靠絕緣實(shí)現(xiàn)。輸入端到外殼的絕緣由兩部份組成，一個(gè)是電源初次級(jí)的絕緣(非隔離電源除外)，一個(gè)是燈珠和散熱體(一般和外殼成一體)間的絕緣。交流供電的燈具用交流高壓進(jìn)行耐壓測(cè)試的，見(jiàn)下圖。

圖中CY是驅(qū)動(dòng)電源的Y電容，CY1和CY2是鋁基板正負(fù)極銅箔和鋁板間的分部電容。耐壓測(cè)試時(shí)的高壓直接施加到CY和CY1/CY2之間。等效下圖。

假設(shè)施加的交流高壓為VC，電源Y電容上分到的電壓為VCY，鋁基板分布電容上分到電壓VCY1/2，那么VC=VCY+VCY1/2。我們知道，電容容抗Xc=1/(2πfC)，電容容量越大容抗越小，在串聯(lián)電路中分到的電壓也越小，相反也成立。在本例中，電源的Y電容是定值，在1000p到2200P 之間。假設(shè)鋁基板的分布電容值與電源的Y電容值相等，則鋁基板分到的電壓與電源Y電容分到的電源相等，均為1/2的VC。如果CY1/2小于CY，則 VCY1/2將大于VCY，也就是說(shuō)鋁基板上加的電壓高于一半的耐壓測(cè)試高壓值，分布電容越小，此電壓越高。這時(shí)其一。其二，鋁基板的銅箔有正負(fù)兩極，這兩銅箔并沒(méi)連在一起，串并后的發(fā)光二極管連在這兩極間，兩個(gè)銅箔的分布電容是分立的。銅箔形狀的不同使得分布電容大小不同，分到的高壓也不同。如果負(fù)極的電壓比正極高，則電源次級(jí)變壓器繞組和整流管導(dǎo)通，電壓被強(qiáng)行拉平到正極電壓，此種情況不會(huì)引起LED超壓死燈，而如果是正極電壓比負(fù)極電壓高，這時(shí)就有電流(這個(gè)電流不同于漏電流)流過(guò)LED，這就是在耐壓測(cè)試時(shí)LED會(huì)閃亮的原因。這個(gè)電壓越高，LED越亮。大到一定程度超出LED耐壓時(shí)，就會(huì)損壞LED的PN結(jié)。正極電壓比負(fù)極電壓高的另一種情況就是負(fù)極擊穿了，處于零電位，這時(shí)候正極只要分到極低的電壓也足以導(dǎo)致LED損壞。因此LED損壞的主要原因是正負(fù)極間壓差太大，這個(gè)壓差是由鋁基板上正負(fù)極銅箔的形狀和位置決定的。

下面再來(lái)看看鋁基板

鋁基板是一種具有良好散熱功能的金屬基覆銅板，一般單面板由三層結(jié)構(gòu)所組成，分別是電路層(銅箔)、絕緣層和金屬基層。

兩塊平行的金屬板加上中間的介質(zhì)就組成一個(gè)電容，板的面積越大，板距越小，容量就越大。鋁基板中間絕緣層相當(dāng)于電容介質(zhì)，它的厚度在成品后就不能改變了。絕緣層的耐壓值有常用的2.5KV左右和更高級(jí)別的4KV的等等。根據(jù)性價(jià)比選好鋁基板后就要按照其性能進(jìn)行綜合考量配套設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，如果驅(qū)動(dòng)電源耐壓值已經(jīng)夠大了(如大于3KV)，可以把大部份高壓值加到電源上，讓鋁基板承受的高壓更低些。這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)就是加大鋁基板的銅箔面積，使分布電容盡量大些。具體要求是讓正極銅箔總面積盡量比負(fù)極大，同時(shí)保證有足夠的爬電距離。一般2.5KV的鋁基板，整板的爬電距離不能小于2.5MM.。這樣才能確保鋁基板不存在薄弱環(huán)節(jié)，在電壓較高時(shí)不致于擊穿。下圖是一款已批量生產(chǎn)的T8LED燈管的鋁基板圖，配合耐壓3.75KV的隔離電源，5kv的輸入線，整燈耐壓達(dá)4KV，生產(chǎn)過(guò)程全數(shù)測(cè)試耐壓1.5KV，幾乎不死燈珠。

從上面分析可以看出，如有可能在鋁基板的正極與鋁板(外殼)間加接一顆小電容，可以顯著改善LED的死燈珠現(xiàn)象。

總結(jié)：

本文討論了使用隔離電源組裝的T8LED燈管在耐壓測(cè)試過(guò)程中燈珠損壞的主要原因：

1、鋁基板正負(fù)極壓差大，超出LED耐壓值；

2、鋁基板負(fù)極出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)擊穿變成零電位，正極分到高壓引起LED損壞。

對(duì)策是：

1、選用耐壓高的驅(qū)動(dòng)電源；

2.鋁基板銅箔盡量大，且正極比負(fù)極大；

3、控制好銅箔對(duì)鋁板最小爬電距離：2.5KV的不小于2.5MM；

4、不放過(guò)任何一處薄弱環(huán)節(jié)，如輸入線(最好用耐壓5KV以上的線材)，鋁基板上的插頭插座裸露金屬部分點(diǎn)膠等。

對(duì)于非隔離電源，所有高壓全部加在鋁基板上。本文對(duì)鋁基板正負(fù)極所作的描述同樣適用。