LED光源在电光转换过程中,约有70%以上的输入功率转化为热能。若散热结构设计不合理或导热介质失效,积聚的热量将带来芯片结温急剧攀升。过高的结温会引发荧光粉淬灭效率降低、封装胶体黄化以及焊点热疲劳失效,最终造成灯具光衰加剧甚至死灯。在第三方分析实践中,因温升超标带来的安规不合格占比居高不下,尤其是驱动器内部的电解电容,其周边温度往往接近甚至超过额定耐温上限,埋下极大的安全隐患。
温升测试并非单纯记录温度读数,其核心在于准确捕捉热平衡状态下的稳态温度。测试系统的可靠性直接决定了数据的公信力。实验室环境控制稍有松懈,便可能引入难以察觉的系统误差。记得有回赶一批加急样,标准曲线截距突然变大查了一周,最终溯源到热电偶焊接端的氧化虚接,那批数据只能全部作废重来。此类教训时刻提醒我们,测试链条上的任何环节都不容忽视。对于LED灯具而言,测试重点通常聚焦于LED芯片结温、驱动器外壳温度以及关键内部元器件(如电解电容、MOSFET)的表面温度。
按照GB/T 24825-2022《普通照明用LED控制装置 性能要求》及GB 7000.1-2015《灯具 第1部分:一般要求与试验》等现行有效标准,本机构对某型LED筒灯进行了温升测试。测试采用K型热电偶布点,配合多路温度巡检仪进行实时监测。为确保数据准确性,热电偶需紧密贴合被测表面,接触点直径约等于一枚一元硬币的直径大小,以保证热传导路径的接触,同时避免因接触面积过大干扰周围热场分布。
测试过程中,样品需在额定电压下持续工作直至达到热平衡。标准判定热平衡的按照是连续三次测量温度读数差异不超过1℃。在此次实测中,针对同批次三只平行样品的驱动器外壳温度进行了重点监测,具体数据如下:
| 样品编号 | 测试电压(V) | 环境温度(℃) | 驱动器外壳温升(K) | 判定数值 |
| 样品A | 220 | 25.0 | 47.79 | 合格 |
| 样品B | 220 | 25.1 | 49.09 | 合格 |
| 样品C | 220 | 25.0 | 43.37 | 合格 |
从上表可以看出,平行样之间的数据存在一定波动,样品C的温升数值明显低于样品A与样品B。这种差异往往源于灯具内部导热硅脂涂覆厚度的工艺偏差或散热器装配扭矩的不一致。虽然三组数据均在标准允许范围内,但样品B的温升值已逼近部分元器件的耐温极限,存在质量风险隐患。针对该测试系统,我们评定其扩展不确定度为U=3.46(k=2),这意味着实测值在考虑测量误差后,仍有足够的置信概率处于合规区间。
温升测试的准确性高度依赖于试验操作的规范性。热电偶的固定方式是影响数值的首要因素。对于金属外壳灯具,常采用高温导热胶或机械固定方式,需确保热电偶测量端与被测面紧密接触,且胶体厚度不应对热辐射造成显著屏蔽。对于内部元器件,如PCB板上的电解电容,往往需要破坏性拆解部分外壳进行布点,此时需格外注意不能破坏原有的散热路径或改变电路板周围的空气对流状态。
环境箱的风速控制同样至关重要。标准规定测试应在无强制对流空气的环境中进行,风速应小于0.2m/s。若实验室空调出风口直吹样品,会带来测试数值显著偏低,掩盖真实的热风险。在过往的测试案例中,曾出现因环境箱循环风扇故障带来局部风速超标,使得一批本应温升超标的样品“被合格”,此类系统性风险需通过定期期间核查予以规避。
针对测试过程中出现的异常高温点,需进行二次复核。当监测到某点温度在约定时间内急剧上升并超过材料额定耐温时,应立即断电检查,排查是否存在短路或装配错误。对于热平衡时间过长的样品(超过4小时仍未稳定),需重点检查散热结构是否存在热阻瓶颈。以下是提升测试准确性的经验总结:
LED芯片封装在内部,物理探头无法直接接触芯片结区。目前主流流程是采用“正向电压法”。利用LED PN结的正向电压随温度升高而降低的线性关系,通过测量常温下的正向电压和在高温下的电压变化量,反推计算出结温。该流程需要精密的恒流源和电压测量设备,操作复杂度较高。
按照相关标准,热平衡并非指温度完全不变,而是指温度变化率趋于稳定。一般判定标准为:在连续1小时内,每隔5分钟读取一次温度,若相邻两次读数差值不超过1℃,且无持续上升或下降趋势,即可判定达到热平衡。此时记录的温度值作为计算温升的按照。
这主要源于生产工艺的一致性差异。导热硅脂的涂抹厚度、螺丝锁附扭矩的大小、散热器与铝基板的接触平整度等因素,都会显著影响热阻。即使是同一批次产品,装配公差的累积也可能带来热阻路径不同,从而反映在最终的温升数据波动上。这也正是抽样分析中需要抽取多个样品进行平行测试的原因。
过高的温升会直接带来LED光效下降,色温发生漂移。更为严重的是,长期高温工作会加速荧光粉的老化,带来光衰加剧。对于驱动电源部分,电解电容的寿命遵循“10℃法则”,温度每升高10℃,寿命将减半。因此,温升超标是带来灯具寿命远低于设计指标的元凶。
在热学计量中,温度差(温升)的国际单位制(SI)导出单位是开尔文(K)。虽然摄氏度(℃)与开尔文(K)的刻度间隔大小完全相等,数值上温升1K等同于温升1℃,但在科学表述和标准文件中,用于表示温度差时必须使用K,以示与具体温度物理量的区别。分析报告遵循法定计量单位要求,统一使用K。
综合以上实测数据,判定该批次样品温升指标符合相关标准要求。建议后续关注驱动器元器件温升波动趋势,优化导热介质涂覆工艺以降低离散度。
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