影响led灯泡灯安全和质量要素研究

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1、影响LED灯泡灯安全和质量要素研究　　影响LED灯泡灯安全与质量的要素分析TheeffectofsafetyandqualityonLEDbulb江门出入境检验检疫局检验检疫技术中心谭健洪张磊敏林容芳叶文峰【摘要】本文主要从发光二极管的基本特性出发，详细分析不同的驱动选择与散热设计对LED球泡灯的安全与质量的影响。【关键词】LED；安全；质量；驱动；散热设计Abstract：Thispaperanalyzesdifferentdiveroptionsandthermaldesign，andtheireffectofsafetyandqualityonLEDbulb，base

2、onthecharactersofLED.Keywords：LED；safety；quality；driver；thermaldesign1.引言9随着电子、材料技术的不断发展，LED照明继钨丝灯、荧光灯、气体放电灯之后成为了人类第四代照明产品，其具备寿命长、光效高和节能环保等显著优点，在节能环保发展的战略下，将在照明领域具有广阔的发展前景。传统白炽灯的电光转换效率只有5%左右，而LED球泡灯的电光转换效率甚至已超过50%，远高于白炽灯。因此，国内也正大力推动LED照明市场的发展。但是，LED照明市场现阶段并不是很成熟，下游市场准入门槛也不高，而各个厂家的标准各异，技术能力

3、水平参差不齐，导致出现大量LED产品质量和安全问题。LED球泡灯包括外部结构和内部结构，其外部结构包括灯头、散热器、泡壳；而内部结构包括驱动电源和LED灯板（铝基板和LED）。下文将主要从驱动和散热两个方面分析影响其质量和安全的因素。2.LED球泡灯的驱动电源选择LED必须有匹配的驱动电源才能正常工作，我们知道，LED芯片在正常使用情况下寿命已经超过10万小时，但一般的驱动电源寿命却只有3万小时以下，因此驱动电源的寿命不匹配、可靠性不足等问题直接影响LED产品的安全及寿命。电解电容对频率很敏感，高频电路中使用发热厉害且易爆炸，根据相关研究数据，驱动电路里电解电容是引起驱动电

4、源失效的最主要因素，选择高品质的电解电容能有效延长驱动电源的寿命。根据通用的电解电容寿命估算方式“每降低10℃，寿命增加一倍”，那么，有效控制驱动电源工作环境温度，可使其寿命更长。9另外，选择正确驱动方式的驱动电源意义重大。驱动电源给LED提供正向电流使其工作，通常LED亮度输出与正向电流成正比，但白光LED在大电流下会出现饱和现象，发光效率大幅度降低，甚至造成永久伤害。LED的主要结构为PN结，其伏安特性是流过芯片PN结的电流随着施加到PN结两端上的电压变化的特性，与普通整流二极管一样，LED具有非线性特性，特别大功率LED的伏安特性曲线很陡，细微的电压变化会引起电流很大

5、的波动。如图1所示，电源电压的10%的变化，就会引起正向电流的350%的变化。过大的电流容易导致LED结温升高而损坏，过小的电流会使LED亮度不足。很多人以为根据伏安特性，LED电压定了，电流也就定了，所以驱动采用恒压和恒流是一样的。实际上，LED的伏安特性并不是固定的，而是随温度而变化的。这是因为是LED是一个二极管，它的伏安特性具有负温度系数的特点，如图2所示。因为是负温度系数，也就是随着温度的升高，其伏安特性左移，若电压为恒定，那么电流就会增加，如果散热不好，LED的温度上升的很快。如图2，假定采用3.3V恒压源常温下工作在20mA，而温度升高到85度时，电流就会增加

6、到37mA，而其亮度并不增加。电流增加只会使它的温升更高，这样就会增加光衰，降低寿命。当常温下工作在20mA时，到了-40度时，电流就会降低至8-10mA，亮度大大会降低。9LED球泡灯的灯板是由多个LED组合而成的发光组件，考虑LED伏安特性及温度效应，使用设计良好的恒流驱动电源既能消除正向电压变化所导致的电流变化，保证各个LED亮度一致性；又能够更好的控制LED结温，保障LED寿命。LED驱动电源又有非隔离式和隔离式的区别。非隔离式主要应用于双层绝缘LED照明产品，LED各组件密封在非导电塑料中，借助防护外壳绝缘，用户没有任何触电的危险。而在用户可以直接或间接接触到LE

7、D产品，带隔离变压器或者电气隔离的LED驱动电源就必不可少了。隔离式电源通常要比同等功率水平的非隔离式电源大一些，成本也较高，但也相应让LED产品更加实用，能够满足终端用户偶然接触LED的需要。考虑到安全，基于变压器的隔离式LED驱动电源将是会是LED照明产品应用中主流电源配置。在我们的LED球泡灯安规测试过程中经常出现不合格，最主要原因往往就是因为其散热部件（或外壳）使用金属材料，而驱动电源使用了非隔离式的，如果铝基板耐压不够，就会使散热器带电。3.LED灯泡的散热设计9散热是照明产品长期存在的问题，只能努力减少