不停自動開關的LED燈問題出在哪?

作者: Martin Rowe,EE Times/EDN資深測試與量測技術編輯

我在辦公室安裝了LED燈,一年後,發現其中一個LED燈每次開燈約30分鐘後,隔幾分鐘自己就會開關一次。我拆開燈泡,發現導熱膏有點少,補了一些導熱膏卻沒什麼變化。難道是控制電路的問題?我迫切想知道怎樣才能修好它……

裝修房子時,筆者在辦公桌上安裝了3個嵌入式燈。另外,廚房裡有6個,客廳裡有4個,兩間臥室各1個。開始的時候,所有BR30燈都是65W白熾燈。由於書房和廚房的燈有時候一下子要打開好幾個小時,為了省電,就用LED燈換掉了白熾燈。差不多所有燈泡都用了2年以上,跟我預期的一樣,只有一顆燈泡例外。

一年以後,我注意到辦公桌上的一個BR30 LED燈泡(Feit Electric,是從Costco買的)每次開燈約30分鐘後,隔幾分鐘就會開、關一次。我懷疑這種現象是由燈泡發熱引起的,就從辦公桌的嵌入燈具中卸下燈泡,然後裝在檯燈上。果然,LED會一直亮著,不會再熄滅了,因為熱量不會再積聚在凹進去的燈具中了。令人不解的是:為什麼只有一個LED燈會不停地開、關?是散熱不好嗎?還是溫度感應電路過早地關閉了LED?

圖1顯示的就是這個LED燈。它有一個很大的散熱器,額定值為13W、750流明、145mA。

圖1 12個LED燈中有一個會隨溫度變化而開、關。

現在來進行一些測量。首先,我想看看燈泡點亮-熄滅之間的時間間隔。這很容易,只需將LED燈裝在辦公桌上的燈具中就行了。我用手機的碼錶記錄了燈泡開、關的時間。圖2顯示了開、關的時間間隔。

圖2 LED燈打開的時間越久,點亮-熄滅的時間間隔就越短。

橫軸最左邊的「1」表示LED燈關閉一整夜之後開啟的時間。燈在約30分鐘後自動熄滅,用最左邊的零表示。大約14分鐘後,燈泡冷卻到了一定溫度,就再次點亮。6.7分鐘後,LED再次熄滅,依此類推。開、關的時間間隔最終會穩定在大約1.6~2.3分鐘之間,整個過程約2½小時。

接下來將這個不停開、關的LED燈的工作溫度與一個正常的LED燈進行比較,這相當有意思。我使用一個DT9828 USB資料採集模組和一個J型熱電偶(TC),將TC固定在故障LED的底部,圖3顯示熱電偶導線的一端用膠帶綁在LED燈的底部。

圖3 將裸線撚在一起形成熱電偶,然後用膠帶將TC綁在故障LED燈的底部。

設置DT9828,使其以1個樣本/秒的速率進行溫度採樣,採樣時長2½小時,採樣個數10,800。正如所預期的,溫度曲線顯示了開、關的間隔時間。從曲線來看,當燈泡的狀態改變時,溫度將繼續升高或降低30~60秒,然後改變方向。考慮到散熱器的熱量,這是可以理解的,圖4顯示的LED溫度僅用於進行比較。請記住,這不是LED結溫,LED結溫要高得多。

圖4 LED燈殼溫度曲線顯示最高溫度為44°℃。之後溫度一直穩定在40℃左右。

接著來測量一個工作正常的LED燈泡。當然,它們的溫度曲線肯定是不同的,因為燈泡在整個2½的時間段內一直亮著。如圖5所示,儘管在燈泡底部的同一位置測得其溫度更高,接近60℃,但這個燈泡仍保持點亮的狀態。

圖5 一個正常LED燈泡的溫度即使高於故障LED燈泡自動熄滅的溫度,仍會一直保持點亮狀態。

是什麼問題引起故障LED燈不停地點亮、熄滅?有兩個可能的原因:

  • 溫度測量電路導致燈泡過早熄滅;
  • LED燈泡到散熱器導熱不佳。

拆開故障LED燈和正常LED燈,會看到它們的不同。LED燈泡的散光罩很容易取下來,即使我的指甲很短都可以順利取下,圖6顯示了故障LED燈泡裡面的22個LED。

圖6 將故障LED燈泡的散光罩卸下,裡面有一塊板子,上面有22個LED用螺釘固定在位。

為了更好地檢查板子,我把白色邊框拆下來了,圖7可以看得更清楚。

圖7 拆下白色邊框後看到似乎缺乏散熱膏。

圖8顯示的是一個正常LED燈泡中的板子。請注意電路板周圍有導熱膏,圖7中卻沒有。

圖8 正常LED燈泡比故障LED燈泡的導熱膏要多一些。但是,在其他正常LED燈泡中並沒有導熱膏從電路板下面溢出。

現在將PCB從金屬框架中拆下來,看到中間有一些導熱膏(圖9),在前面看到的正常LED燈泡中,白色導熱膏沿著邊緣有不少,我不禁想到這裡的導熱膏是不是太少了?我急忙跑到電子商店,買了一些導熱膏。

圖9 LED燈泡製造商在LED板上是塗了導熱膏的,再增加一些導熱膏並沒有什麼不同。

不幸的是,增加一些導熱膏並沒有什麼不同,因為故障LED燈泡仍跟之前差不多的頻率不停地點亮、熄滅。

怎麼辦?接下來重新測量一下LED燈泡的溫度吧,看添加導熱膏之後有沒有任何不同。

我透過電子郵件聯繫了燈泡製造商Feit Electric的客服部門,附上了圖3和圖4,請他們將我的郵件轉發給工程師。客服部門給我回了郵件,說要給我換貨。但是,這不是重點,我迫切想知道這個LED燈泡為什麼會不停地開、關,如何才能修好它。

工程師朋友,你們知道問題出在哪裡嗎?我猜想可能需要拆開燈泡研究一下控制電路了。

(參考原文:LED lamp cycles on and off, why?,by Martin Rowe,EDN China Jenny Liao編譯)

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  1. 韋恩 王表示:

    問題不在led燈,應該在ac轉dc那邊