一款灯的寿命由什么决定?

每次与灯具企业销售方打交道 , 都会反复提及一个词汇:质保 。 每个厂商对外宣称的质保时间也不一样 , 有质保两年的、有质保三年、更有质保五年 。
可是 , 很多情况下 , 销售方自己都不明白 , 这个质保时间从何推算而来 , 或者只是随大流地认为 LED 就应该质保这么长时间呢?
今天 , 小编带你走进LED的世界 , 一探灯具寿命到底是如何界定与判断的 。
首先 , 说到 LED , 从外观上来讲 , 我们一眼就可以辨别出它与传统光源的不同 , 因为 , 几乎所有的 LED 都有一个显著的特征——散热器 。

一款灯的寿命由什么决定?

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各式各样的散热器可不是为了 LED 灯具的美观 , 而是为了让 LED 更好的工作 。
那你一定会疑惑 , 为什么以前的光源使用散热器的少 , 而 LED 时代几乎所有的灯具都有用到散热器呢?
那是因为以前的光源都是靠热辐射来发光的 , 比如钨丝灯 , 就是靠热来发光 , 所以是不怕热的 。 而 LED 的基本结构是一个半导体的 P-N 结 , 温度稍微高一点 , 工作性能就会下降 , 因此散热对 LED 来说至关重要 。
首先 , 让我们一起来看看 LED 的构成及原理图
小知识:LED 芯片工作时会发热 , 我们把其内部 PN 结的温度简称结温(Tj)
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在我们的日常生活中 , LED 的光通量是会随着结温的升高而降低的 , 如图 , 以结温 25℃ 的时候为标准值 , 则结温到 100℃ 的时候 , 光通量只有 80% 左右了 。
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而且 , 最重要的是 , LED 灯具的寿命是与结温密切相关的 。
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需要明白的一个概念是:在我们常规说到 LED 寿命的时候 , 并不是说它寿终烧毁 , 一般当 LED 光输出到 70% 的时候 , 我们就认为它寿终了 。
从上面的图可以看出 , 如果结温控制在 105℃ , 那么 LED 灯具到 10000 小时左右 , 光通量就衰减到 70% 了;而如果结温控制在 60℃ 左右 , 那么它到 100000+ 小时 , 光通量才会衰减到 70% 。 寿命增加了 10 倍 。
在日常生活中 , 我们最常遇到的是说 LED 寿命 50000 小时 , 其实就是结温控制在 85℃ 时的一个数据 。
既然结温对 LED 灯具的寿命起到如此重要的作用 , 那怎么降低结温呢? 别急 , 先来看看灯具是如何散热的 , 了解了散热的方式 , 自然就知道如何降低结温了 。
灯具散热的方式
热传递三种基本方式为:传导、对流和辐射 。
散热器的主要传递途径为传导和对流散热 , 自然对流下的辐射散热 。
传递热量的基本原理
传导
热从温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式 。
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影响热传导的因素有哪些呢?
1.散热材料的热传导率
2.散热结构造成的热阻
3.热传导材料的形状和尺寸
辐射
高温物体直接向外发射热的现象
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影响热辐射的因素有哪些?
1.周围环境与介质的热阻性(主要考虑空气)
2.热辐射本身材料的特性(一般深色往外辐射的力气大一点 , 其实辐射传递不是特别重要 , 因为灯具温度不是太高 , 辐射不是很强)
对流
靠气体或液体的流动来传热的方式
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影响热对流的因素
1.气体的流动及其速度
2.液体的比热容及流动速度和体积
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▲如图 , 外形一样的散热器 , 右边散热能力就比左边的好 。
在 LED 灯具中 , 散热器在灯具的成本里占了很大一块 。 某些厂家为了节省成本 , 在散热器的结构 , 用料和设计上以次充好 , 结果导致灯具的严重售后问题 。
说了这么多 , 其实只是铺垫 , 现在才是重点 。
到底如何判断灯具的散热好还是不好呢?
最权威的当然是使用专业的设备测试结温了 。
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可是这么专业的设备 , 对一般人来说可能要望而却步了 , 那么我们剩下的只有用最传统的办法 , 用手去触摸灯具感应温度了 。
那么灯具到底是摸上去烫好还是不烫好呢?
手摸散热器很烫 , 肯定不好
手摸散热器很烫 , 散热系统必定不好 , 要么散热器散热能力不足 , 芯片热量不能及时散发出去;要么有效散热面积不够 , 在结构设计上存在缺失
手摸灯体不烫 , 不一定好
当 LED 灯具正常工作时 , 好的散热器必定温度较低 , 但温度较低的散热器未必就好 。
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芯片热量不多 , 传导良好 , 散热足够 , 手感温度不高 。 这是个好散热系统 , 唯一的“缺点”是有点浪费材料 。
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如果基板下面有杂质 , 没有和散热器良好接触 , 热量传不出来 , 集聚在芯片 。 外面摸不热 , 其实里面芯片早就高温了 。
在这里 , 小编推荐一个非常好用的办法——“半小时照度法”判断散热是否良好 。
【一款灯的寿命由什么决定?】注:“半小时照度法”来源于文章:如何判断 LED 灯具散热优劣?←点击题目即可阅读 作者:丁德亮
半小时照度法
前面我们说过 , 一般 LED 结温升高 , 光通量会下降 。 那么 , 我们只要测量灯具照在同一个位置的照度变化 , 就可以反推出结温的变化了 。
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▲“半小时照度法”间接测量结温变化
首先 , 选择一个不受外界光干扰的场所 , 点亮灯具 。
点亮后 , 马上拿照度计测量一下 , 例如 1000 lx 。
保持灯具和照度计位置不变 , 半小时后 , 再拿照度计测量一下 , 500 lx , 说明光通量下降了 50% , 里面已经热得不行了 , 手摸外面还挺好 , 说明热量没出来 , 很差 。
如果测量到是 900 lx , 照度只下降了 10% , 那说明是正常的一个数据 , 散热很好 。
“半小时照度法”的适用范围
我们列举几个常用芯片的“光通量VS结温”变化曲线 , 可以从此曲线看出 , 光通量下降多少流明 , 可以间接得知结温上升到了多少摄氏度 。
列一:
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▲OSRAM S5(30 30)芯片 , 光通量比25℃时下降20% , 结温已超过120℃ 。
列二:
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▲OSRAM S8(50 50)芯片 , 光通量比25℃时下降20% , 结温已超过120℃ 。
列三:
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▲OSRAM E5(56 30)芯片 , 光通量比25℃时下降20% , 结温已超过140℃ 。
列四:
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▲OSLOM SSL 90 white 芯片 , 光通量比25℃时下降15% , 结温已超过120℃ 。
列五:
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▲Luminus Sensus Serise 芯片 , 光通量比25℃时下降15% , 结温已超过105℃ 。
从上面几张图可以看出 , 如果半小时后的热态照度比冷态下降 20% , 基本上结温都已超过芯片的耐受范围 。 基本可以判断散热系统不合格了 。
当然 , 这个是大多数的情况 , 万事都有特例 , 如图:
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当然 , 对于大多数的 LED 而言 , 我们可以用半小时照度法 , 20%下降以内来判断它好不好 。
学习到了吗 , 以后去挑选灯具的时候一定要注意哦 , 不能只看灯具外观 , 要用你的火眼金睛来挑选灯具哦 。