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你知道LED电源工程师最头痛的是什么?热!(转载)

高工
2013-04-08 21:44:22     打赏
作者:戴上举

一不留神,接触到LED这个行当已经五、六年,算从门外汉变成了知道点皮毛的路人甲,甚至还用照猫画虎的套路做了些LED电源,谢天谢地,这些宝贝儿在客人那里通常都还比较温顺,还算对得起那几个磨破了的资料袋。

Z兄是深圳LED电源圈子里面的老人,一开始是做电源芯片,虽然是负责业务的,但注重技术,为人实在,现在转身不卖芯片也改做电源,只做日光灯电源,每次一起瞎聊,他总是说“打死我也不做球泡灯电源”,相信做过LED电源的工程技术人员一听就明,他这么说是有道理的——“怕热的LED”。

就目前而言,LED发光的灯芯有个缺陷,怕热,不耐高温,随着温度的上升,使用寿命会急剧下降,通常是要求正常使用中LED灯珠表面温度不超过65摄氏度。这里我们不探讨LED灯芯怕热的原因,只要知道,在许可的温度范围内,LED灯珠的寿命是很长很长的,5万小时是小意思,这不是LED灯珠厂家吹牛,5万小时大约是5年半时间,看似好长时间,实际上现在电子市场那种3分钱一颗的垃圾级小LED发光管都能活这么久,不信的话你想想身边的那些用LED工作状态指示灯,很少见坏掉吧。

既然这种常用来做工作状态指示的小LED发光管能有这么长的寿命,大功率LED灯珠理论上自然也可以有这么长寿命,我们可以这么假设:假设一个小LED发光管的工作电流是10毫安,我们把35个这样的LED发光管堆在一起就可以得到一个功率1W的大功率LED灯珠,理论上讲就是同样长的寿命。

LED灯芯自身发热原因是光电转换时一部分电能转成了热能,现在说的LED灯节能高效就是LED灯芯光电转换的效率远远高于传统的白炽灯,传统的白炽灯大部分电能都转成了热能,而LED灯正好相反,大部分电能都转成了光能。就LED灯芯而言,虽然大部分电能都转换成了光能,但剩余的那部分热能可不能小看,一颗1W的LED灯珠,就算80%转换成了光能,剩余的热能也有0.2W,这个0.2W能有多大威力呢,还是要通过生活中的例子做参照才能有个基本了解,一把30W的电烙铁,一分钟之内烙铁头温度就可以升到400摄氏度左右,烙铁头有多大?想想LED灯芯里面的PN结有多大?所以如果不加散热处理,这个0.2W很快就能把LED灯芯升到非常高的温度,只要150度,一般LED灯芯很快就会挂掉。

说了这么多,其实就是一句话:“要想LED灯寿命长,就不能高温,参考标准是灯珠表面温度不超过65摄氏度。”现在的照明LED灯,常常弄个铝壳就是为了散热,不让LED灯珠温度过高。先告诉大家一个判断温度的经验,如果手摸上去感觉温温的,这是四十来度,如果觉得挺热,但手还能握住,就已经五十来度了,要是感觉非常烫,很难握住,那肯定有六、七十度了,好的LED灯,灯壳要能用手握得住,记住了啊。

铝壳越大,散热越好,成本也越高,就现在神州的商业环境,除去知名品牌,价格绝对是第一竞争力,这就决定了LED灯厂会尽量的用小铝壳来降低成本,他们看来是不用最好,不要笑,这是他们真实的想法,的确有厂家用的就是塑料壳,样子还挺像铸铝。因为LED灯是照明产品,买的人肯定是希望越亮越好,一颗额定电流350毫安的LED灯珠,是可以把工作电流调到400毫安的,甚至短时间1安电流都能承受住,这样LED灯厂为了让自己的灯比别人的亮,会把LED灯的工作电流调到上限甚至超限使用,这样一开始灯确实比别人要亮,可没多久就朦擦擦的了。

用小铝壳是热量不能有效散出,加大电流是发热加剧,其后果是相同的,导致LED灯芯温度过高,寿命变短。前面提到的Z兄不敢做球泡灯电源,就是因为LED球泡灯电源需要靠铝外壳散热,作为电源供应商,很难把控LED灯厂用什么样子的铝壳和灯珠,就算今天灯厂提供了灯壳和灯珠做测试,可没准哪天灯厂就换了灯壳和灯珠的供应商,灯壳变薄点、灯珠的效率变低点,可能结果就完全不一样。

说到这里我想应该有人有疑问了,就算是散热不够,也就是LED灯的寿命变短,和你LED电源有什么关系?只要把自己的电源做好,保证电源不坏就是了?LED灯分三大块:灯珠、电源和外壳。外壳除非拿把锤子砸,否则是不会坏的;灯珠除非是电流超大,否则不会立马烧坏,只是逐步光衰,就是渐渐亮度变低,属于慢性病;电源则不同,容易得急性病,一般都是一口气没上来就嗝屁了。

当LED灯散热不够时,灯壳内部的温度也随之上升,通常内部温度会比外壳温度高10~20度,如果外壳温度60~70度,灯壳里面的温度可能就有80~90度,这可是让电子产品头疼的一个温度了。对于电子元件,商业级的最高工作温度是85度,80~90度已经是极限温度,要知道这个温度对于球泡灯来说是属于正常温度了,现有的电源一般都还抗得住这个温度。

如果温度再往上升,对于电源,随时就会有灾难性后果发生,温度过高元件耐压下降被高压击穿,温度过高元件可承受功率下降而烧毁,一发生这类问题就是整个LED灯的生命终结。常用的快恢复二极管,可承受结温为125度;常用的电阻,记得是115度下可承受的功率下降到额定值的八分之一;普通CBB电容外壳,可耐受温度85度;变压器漆包线最高耐温130度。

从这几个数据看,当灯壳里面的温度到达80~90度的时候,可以说这个温度已经是电源能长时间稳定工作的上限。因为电源自身也发热,目前一般设计上是电源温升控制30~40度的样子。灯壳里面的温度加上电源的温升,已经是110~130度,显然不能再高,再高就要出事。灯珠的光衰是慢性病,往往就是还没来得及发现灯的亮度变暗,某个瞬间灯就从亮变为不良,拆下来一看,是电源坏掉,灯珠换一个好的电源还能继续亮,这种情况还用说吗?肯定是电源的问题,电源厂负全责。

好些让人哭笑不得的例子:客户质问你们的电源怎么把我套在上面的热缩套管都烫化了,我的神呢,热缩套管烫化了,那是你热缩管材料不好,不过就算再差的热缩套管,也不是一点点温度就能烫化的啊;客户质问你们的电源怎么把我的灯头外壳烫坏了,我的大神呢,烫坏灯头外壳的温度应该不低吧;客户质问为什么灯有时候出现亮一会灭一会的现象,我的大大神呢,这是进入了过温保护状态,要知道这个方案用的芯片过温保护是150度。

现在我想大家应该明白标题”怕热的LED“的意思了,LED灯珠怕热,但高温不会让其马上坏,只是亮度会慢慢的变低,更怕热的是里面的驱动电源,一旦温度超过其可承受的极限,随时就会损坏停止工作。不少人,包含好多做LED灯的在内,只知道高温会导致LED灯珠光衰加快,并没有想到对驱动电源的影响才是致命的。

这个灯散热不好,元芳,你怎么看?

回大人,此事必有蹊跷。



关键词: LED电源工程师     LED照明     LED散热    

工程师
2013-04-09 10:56:15     打赏
2楼
这个总结的很好呀,好文章。LED的散热问题一直是需要重视的问题。电源是这里面的薄弱环节。往往是灯还没坏电源已经坏掉了。国内很多做LED路灯的产品就是前期报价不赚钱,就靠后期维护换电源赚钱,呵呵。温度高了常用器件的特性也都发生变化,这些在实际项目里面有时候会被忽略掉

高工
2013-04-09 14:43:03     打赏
3楼
LED的散热问题一直是需要重视的问题,这个是LED灯最薄弱的地方。与电源影响比较大。

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