防爆灯的LED光衰,这个与生俱来的痼疾,其“长寿命”的桂冠让人们感到失望,由防爆灯LED光衰引发产品不良及散热成本居高不下,成为LED防爆照明普及发展的拦路虎。LED光衰贯穿了从芯片制造、封装制程、材料选择、灯具开发整个产业链,长期以来人们拼命围绕用散热方法来减少LED光衰,然而见效甚微,以致造成理论和实践的随意性, 出现了五花八门,稀奇古怪的技术乱象。冠盟光电工程师对提高防爆灯LED光源的耐温特性可减少了LED光衰机理从理论和实践进行了深入和探讨。
一、防爆灯的LED光效
LED光源发出的光通量(lm)除以光源所消耗的电功率(w)称为LED光效,单位lm/w。LED光效有瞬态光效和稳态光效之分。
LED瞬态光效是指LED光源开始工作时发出初始发光效率,也称初始冷态光效。
稳态光效是指LED光源工作一段时间进入热稳定后,芯片结温不再上升、光强不再变化时所测出的光通量与电功率之比。
瞬态光效与温度基本无关。稳态光效与系统光﹑电﹑热诸多变量因素有关。目前所有芯片厂和封装厂所标称的光效值都是瞬态光效值, 用户接收检验也是瞬态光效值。
二、防爆灯的LED光衰
LED光衰是由于LED光源因某种材料因耐温不够而造成损伤不可逆转的失效现象。LED光源经过一段时间的点亮后,其光强会比原来的光强要低。这是半导体随温度变化的固有的物理特性。只要LED系统某个部件不超过温度极限而损伤,则LED停止工作,其温度复原后其光强还会恢复初始值。这种光强降低还可以复原不能称为光衰。光通量下降,不等于光衰。光强降低不等于失效。
cree或其他某公司岀示LED的光原规格书所标出温度与光通量/光功率的关系曲线是基于让用户使用时LED结温不要超过一定范围来保障一定光通量并引起光衰, ,冠盟光电工程师认为这不是芯片材料单一的光衰曲线,无论是Ta=25度还是在Ta=85℃温度下测试,都是在某个特定温度下芯片或LED其他元件的瞬态测量值,并不表明它是实际系统的稳态值。稳态值只有在系统热稳定后,才测算出温度与光通量/光功率稳态光通量,亦即系统光效受多诸综合因素影响。
LED芯片和荧光粉都是无机材料,制造最后工序通常都在几百度,Ta=85℃, 决不是LED芯片和荧光粉温度极限値,我们实验的耐高温WFCOB光源在30W点亮不使用任何散热器时光源外壳温度高达165度,可连续工作24小时乃至更长时间,光通量仍然保持初始值。
三,传统集成光源的缺陷
业界普遍认为COB封装是未来发展的必然趋势, 因为它在散热、配光和成本有诸多优势,相对多颗小功率阵列来说因为光强与散热并联,可有效存增加光强/热阻比。目前广为流行的集成光源和铝(铜)基板COB光源均存在如下缺点:采用塑料注塑集成光源支架,由于塑料PPA在高温和紫外线照射下会变黄、粉化,造成透气进水,失效率很高。而采用铝或铜基板COB支架都要依赖PCB做线路联接,采用FR4纤维压合工艺而成。其夹层含有绝缘纤维和粘胶,这不仅增大光源热阻,而且不易打金线和引岀线焊接,高温运行会翘皮脱落。这种基板表面涂有白油反光效果很差,不仅影响出光效下降,还会在在紫外线长期照射下变黄开裂而损坏。
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