如果說一個(gè)城市的下水道代表著這個(gè)城市的良心，那么，對(duì)燈具而言，散熱就是一顆容易被忽略的良心。作為高效率冷光源，LED的“高冷”屬性讓其內(nèi)置芯片很“怕熱”，相對(duì)于高顏值的外觀設(shè)計(jì)、精細(xì)的電路排布和恰到好處的光學(xué)設(shè)計(jì)，燈具散熱性能的好壞在某種程度上極大影響著人們判斷所說的燈具“好壞”。
現(xiàn)在，各大廠家已經(jīng)將LED燈具的初始光效做的相差無幾，讓人一眼難辨優(yōu)劣，即使專業(yè)的設(shè)計(jì)師和工程商在選擇燈具產(chǎn)品時(shí)也難分伯仲，所謂說，潮水退去，才知誰(shuí)在裸泳，“質(zhì)量差”的燈具在經(jīng)歷“高熱量導(dǎo)入”的潮水之后漸漸漏出“底褲”，點(diǎn)亮?xí)r間的逐漸變長(zhǎng)，發(fā)光效率和品質(zhì)都已不復(fù)當(dāng)初，衰退不一，品質(zhì)優(yōu)劣高下立判。
那么，誰(shuí)在影響著諸如光效的衰減速度甚至燈具的穩(wěn)定性?散熱性能。
LED的發(fā)光效率及壽命與工作溫度息息相關(guān)，當(dāng)然，整燈的品質(zhì)受LED芯片、芯片基板、封裝、線路設(shè)計(jì)、燈具外殼等等因素影響，散熱技術(shù)的不斷演進(jìn)讓這些部件可以發(fā)揮更大的效用，然而單靠實(shí)際應(yīng)用過程中感知燈具的穩(wěn)定與可靠與否，來判定散熱器的性能好壞似乎并不容易。這一期的阿拉丁評(píng)測(cè)我們選擇了一款基于覆晶光熱一體化散熱技術(shù)的大功率工礦燈產(chǎn)品解決方案參與測(cè)評(píng)，以北京瑞德桑節(jié)能科技有限公司為樣品來源，并邀請(qǐng)深圳市立訊產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)有限公司作為第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，以求更科學(xué)展現(xiàn)基于該散熱技術(shù)下整燈的性能表現(xiàn)，為用戶提供有價(jià)值參考。
我們先來看看該燈具樣品的外觀和基本參數(shù)
測(cè)試樣品外觀：
樣品基本參數(shù)：
實(shí)驗(yàn)室依據(jù)標(biāo)稱最高和最低電壓負(fù)荷，對(duì)燈具在額定功率不同頻率的情況下的實(shí)測(cè)功率和電流變化進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)顯示，不同電壓和頻率下實(shí)測(cè)功率與額定功率稍有差異，但功率因數(shù)都非常接近1.0，反映了其較高水平的供電系統(tǒng)效率。
溫度對(duì)LED性能的影響毋庸置疑，Nadarajah Narendran 曾在不同的溫度條件下對(duì)白光 LED(Lumileds Star 結(jié)構(gòu))進(jìn)行點(diǎn)亮溫度試驗(yàn)，證明了溫度對(duì)于LED壽命的重要影響，不同溫度條件下LED光源芯片的工作溫度(結(jié)溫)是 LED 燈具的重要性能指標(biāo)之一。
我們對(duì)燈具在點(diǎn)亮后達(dá)到溫度穩(wěn)態(tài)的值進(jìn)行了觀察，溫升曲線如下圖。
可以看到，點(diǎn)亮大約1小時(shí)40分鐘時(shí)，燈具各部件溫度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，從光源焊點(diǎn)到基板，再到散熱器腔體背面、翅片遠(yuǎn)端，可以很清楚看到LED散熱路徑的各處散熱效率。光源焊點(diǎn)作為燈具結(jié)溫的重要計(jì)算因子，其溫度高低也直接影響了LED結(jié)溫的高低，尤其在大功率LED散熱設(shè)計(jì)中，結(jié)溫TJ對(duì)LED的出光率和壽命意義重大，參照該光源LM-80報(bào)告，其在85℃溫度下狀態(tài)良好，因此焊點(diǎn)溫度80.5℃也完全可以接受。
另外，具體分析各點(diǎn)穩(wěn)態(tài)溫度值，可以有效判斷分析出各個(gè)位置的實(shí)際散熱性能到底如何。
可以看到，散熱器取熱面與散熱器腔體背面溫差只有2.2度，體現(xiàn)了該散熱器良好的導(dǎo)熱能力和均溫性，說明該散熱器導(dǎo)熱、散熱性能非常不錯(cuò)。最重要一點(diǎn)，分析該燈具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合光源倒裝原理，可以發(fā)現(xiàn)，從光源PN節(jié)到散熱器最遠(yuǎn)端，整個(gè)熱流通道沒有瓶頸，并且與傳統(tǒng)工藝相比少了光源基板，導(dǎo)熱路徑短了很多，因此反映出的溫度，更接近于PN節(jié)實(shí)際的溫度。
結(jié)合實(shí)測(cè)溫度，我們從此處燈具結(jié)構(gòu)來作進(jìn)一步判析，該結(jié)構(gòu)散熱器取熱板取代了傳統(tǒng)的光源基板，無須涂抹硅脂類填充物連接散熱器與光源，穩(wěn)定性和壽命大幅提高。獨(dú)特的透鏡實(shí)心結(jié)構(gòu)也有利于光源散熱，同時(shí)避免傳統(tǒng)透鏡的呼吸效應(yīng)導(dǎo)致的空氣雜質(zhì)對(duì)光源的傷害。
當(dāng)然，除了溫度特性測(cè)試，燈具基本性能對(duì)于發(fā)光品質(zhì)與效率同樣重要。
震動(dòng)測(cè)試
檢測(cè)結(jié)果
震動(dòng)測(cè)試照
依照此前經(jīng)驗(yàn)，我們將測(cè)試項(xiàng)目設(shè)置為如圖所示條件，經(jīng)過震動(dòng)測(cè)試后，燈具未發(fā)生部件脫落、結(jié)構(gòu)損壞和點(diǎn)燈不良等現(xiàn)象，樣品燈具完好。
檢測(cè)結(jié)果
冷熱沖擊測(cè)試照
冷熱沖擊項(xiàng)目測(cè)試考核產(chǎn)品對(duì)周圍環(huán)境溫度急劇變化的適應(yīng)性，尤其是大功率燈具在面臨更為復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，可能會(huì)出現(xiàn)諸多狀況：LED燈具的塑膠外殼無法承受環(huán)境能力，塑膠外殼容易脆化破壞;LED燈管在溫度急劇變化情況下出現(xiàn)燒壞的情況;LED燈具的電路板芯片在冷熱沖擊環(huán)境下容易短路。
經(jīng)過高強(qiáng)度冷熱沖擊測(cè)試，測(cè)試樣品無異常。
浪涌測(cè)試
檢測(cè)結(jié)論
浪涌保護(hù)是LED燈具應(yīng)對(duì)電網(wǎng)負(fù)載啟甩和雷擊感應(yīng)的“第一道防線”， 尤其是LED抗浪涌的能力特別是抗反向電壓能力一直都比較薄弱，從電網(wǎng)系統(tǒng)侵入各種浪涌可能會(huì)導(dǎo)致LED的損壞，因此抑制浪涌的侵入加強(qiáng)這方面保護(hù)非常重要。
25℃環(huán)境溫度和53%環(huán)境濕度下，燈具在不同位置接入上以不同相位角反復(fù)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示燈具能夠正常工作。
抗鹽霧測(cè)試
檢測(cè)結(jié)果
抗鹽霧測(cè)試照
樣品在鹽霧環(huán)境下經(jīng)測(cè)試后依舊完好。
[NT:PAGE]IP等級(jí)測(cè)試
檢測(cè)結(jié)果
防水防塵測(cè)試照
按照IP65等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，樣品燈具無進(jìn)塵無進(jìn)水。
為了更好地反映燈具的耐久和穩(wěn)定性能，我們對(duì)燈具進(jìn)行了老化測(cè)試。當(dāng)然，基于時(shí)間和成本的考慮，我們采用目前行業(yè)測(cè)試較為通用的模擬測(cè)試方法——168h點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，將測(cè)試前后的配光曲線、光通量等數(shù)值呈現(xiàn)以供讀者參考。
先來看看168h老化測(cè)試前后燈具基礎(chǔ)光電參數(shù)對(duì)比圖表
以輸入220V電壓為基準(zhǔn)，燈具輸出電流、功率基本無變化，從測(cè)試前燈具光電參數(shù)計(jì)算得出光效值為90.84Lm/W，模擬老化之后，計(jì)算得出的燈具光效值微降為87.76Lm/W。
下面是點(diǎn)亮168h之后具體的光源和光度數(shù)據(jù)
另外，我們從配光曲線和空間等照度曲線來觀察測(cè)試前后燈具配光變化。
我們知道，燈具溫度和材料的變化會(huì)對(duì)燈具發(fā)光造成影響，進(jìn)而影響燈具配光均勻性和準(zhǔn)確性，因此可以通過持續(xù)點(diǎn)亮后發(fā)光角度的變化判斷燈具在散熱上的表現(xiàn)以及結(jié)構(gòu)材料上的穩(wěn)定性。
測(cè)試系統(tǒng)采用遠(yuǎn)方(EVERFINE)GO-R5000 V2系統(tǒng)，環(huán)境溫度24.5℃，環(huán)境濕度65.7%，測(cè)試距離26.000米。
燈具配光曲線測(cè)試前后對(duì)比
從對(duì)比來看，測(cè)試前后燈具的配光曲線均呈現(xiàn)軸向?qū)ΨQ分布，配光均勻性前后保持了較強(qiáng)的穩(wěn)定性，未出現(xiàn)較大的偏移?？梢哉J(rèn)為燈具在持續(xù)點(diǎn)亮的過程后基本延續(xù)了設(shè)計(jì)初的發(fā)光空間分布特點(diǎn)。
綜上，雖然燈具的發(fā)光穩(wěn)定性受諸多因素影響，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，燈具的散熱性能直接影響了燈具的材料結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定、光衰是否嚴(yán)重等一系列使用常見問題，因此，散熱性能的好壞直接影響著燈具的“好壞”。從以上數(shù)據(jù)來看，燈具在模擬極端環(huán)境測(cè)試后依舊保持了較為不錯(cuò)的發(fā)光品質(zhì)，可以認(rèn)為，散熱器在從中發(fā)揮了不可替代的作用。
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