固態(tài)照明(SSL)的產(chǎn)品開發(fā)不僅僅局限于LED和驅(qū)動電子領(lǐng)域。Richie Richards闡釋了該如何評估這其中復(fù)雜的設(shè)計要素,這些要素包括了材料選擇、熱處理、兼容性等問題。只要恰當處理好它們,定能生產(chǎn)出最佳的照明產(chǎn)品。
古話說的好:“當你親眼所見就能知道東西的品質(zhì),但有時卻無法言表。”影響固態(tài)照明性能的設(shè)計要素,正如所言,通常是難以形容的。LED產(chǎn)生的光不過是整個評價系統(tǒng)里的一小部分。要進行完整的評估鑒定,安裝過程和產(chǎn)品的生命周期同等重要。接下來我們看看易產(chǎn)生疑問的的一些例子。
LED技術(shù)發(fā)展迅速,不少燈具商家喜歡就有關(guān)產(chǎn)品的色彩品質(zhì)、亮度、發(fā)光效率、耐久性,甚至是整個產(chǎn)品提出無根據(jù)的索賠要求。沒有恰當?shù)臒崽幚碓O(shè)計,或是電路設(shè)計不當,都會造成過度電性應(yīng)力,如果在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了化學(xué)兼容性問題,將導(dǎo)致LED產(chǎn)品的質(zhì)量劣變,甚至產(chǎn)生照明故障。圖1收集了造成質(zhì)量劣變和故障的過程原因。
總體評估
為了確保固態(tài)照明產(chǎn)品的質(zhì)量,進行定量的測試至關(guān)重要。這將決定設(shè)計強度和產(chǎn)品長久的可靠性。不僅僅是只是LED部分,整個固態(tài)照明產(chǎn)品都關(guān)乎品質(zhì)。科銳公司(Cree)推出了對LED燈具進行了有關(guān)熱學(xué)、電學(xué)、機械、光度及光學(xué)參數(shù)(TEMPO)的全面測試。TEMPO服務(wù)幫助LED元件客戶解決問題。該項目還能使產(chǎn)品開發(fā)人員快速應(yīng)對挑戰(zhàn)、節(jié)約開發(fā)成本、為新產(chǎn)品爭取更多的市場時間。
照明產(chǎn)品的系統(tǒng)評估是一個多點式的測試和分析過程。工程人員必須進行一系列的有關(guān)熱學(xué)、電學(xué)、機械、光度的測試,并提交能夠確定產(chǎn)品性能的數(shù)據(jù)全面報告。本文結(jié)尾處的工具欄附上TEMPO服務(wù)詳細的測試目錄。此外,測試結(jié)果將應(yīng)用到由照明工程學(xué)會(IES)通過的TM-21標準,來設(shè)計LED的壽命時間。
測試與評估很富有挑戰(zhàn)性,特別是對于那些剛剛從事設(shè)計LED的燈具生產(chǎn)商們來說格外不易。固態(tài)照明產(chǎn)品包含了大量的組件:LEDs、電路板、光學(xué)部件、電流驅(qū)動器、電源供應(yīng)器、散熱器和機械外殼。任何組件都會影響產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和壽命時間。
照明系統(tǒng)性能需要評估的有機械構(gòu)建和長期可靠性。另外,測試結(jié)果的報告需要以LM-79-08為基礎(chǔ)。評估需要提供能源之星、DLC和UL標準測試的對比結(jié)果。
熱學(xué)和機械測試
大多數(shù)LED故障問題和溫度相關(guān);性能和設(shè)計的壽命時間與熱管理、以及LED半導(dǎo)體芯片的節(jié)點溫度緊密相關(guān)。節(jié)點溫度的升高減少光能輸出,縮短使用壽命。恰當?shù)臒峁芾砗蜋C械結(jié)構(gòu)對性能至關(guān)重要。LED焊接的x光拍照等技術(shù)手段可以用來評估機械結(jié)構(gòu),評估實際散熱性能以此驗證散熱設(shè)計的假定計劃,對于確保質(zhì)量和可靠性來說十分必要。
熱學(xué)測試對于產(chǎn)品而言是有挑戰(zhàn)性的。錯置熱電偶、過多光子能量照明熱電偶都是錯誤的溫度測試。這些差錯都會折損產(chǎn)品的使用壽命。
熱學(xué)和機械測試的固態(tài)照明產(chǎn)品,可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計或制造上的缺陷
正確的測試需要精確地驗證結(jié)點溫度監(jiān)測的焊接點。TEMPO測試包括驗證結(jié)點溫度監(jiān)測的焊接點、固態(tài)的紅外熱成像,以及根據(jù)測試得出的結(jié)點溫度估算。正如圖2所示,可以利用溫度測試和紅外熱成像手段測量和說明LED燈具的散熱性能。
請留意圖二右手部分的紅外線照片,體現(xiàn)了兩個相同的印刷線路板的散熱差異。左邊的印刷線路板溫度更低,圖片顯示為黃色,而右邊的為亮紅色,LED已白熱化,表明印刷線路板的散熱接口應(yīng)安裝在右邊。
LED和印刷線路板之間的機械接口,對固態(tài)照明系統(tǒng)的熱學(xué)性能影響深遠。可以利用x光射線進行分析。這對于核查焊接的質(zhì)量,決定是否無效或是過度焊接十分有用。