T8 LED灯管耐压测试死灯珠机理分析和对策探讨

T8LED灯管在制造完成准备老化前要不要加入耐压测试环节？有些厂家跳过这环节，直接老化出货了。为什么?答案就是耐压测试会死灯珠。再把概念扩大，整个LED行业有相当数量人员认为，耐压测试会把灯珠打死，因此目前市面上的相当部分灯具没有经过耐压测试环节，使用安全存在一定隐患。 　　这些灯具大多无法通过出口商检或是CE测试，产品品质下了一个档次。还有一个问题：耐压3.75KV的驱动电源组装的灯具打耐压时甚至3KV都过不了。这又是怎么回事呢？本文试图通过分析谈谈个人看法。 　　下面剖析T8耐压测试死灯珠的机理。 　　LED的损坏有两个原因。一是电压超出，二是电流超出。耐压测试的漏电流都设在10mA左右，一般不会超出LED允许的电流值。导致LED损坏的最大可能是电压超出。 　　电压又是如何超出的呢？ 　　灯具是由驱动电源LED和散热体三部分组成的。耐压测试一般是测试驱动电源输入端和人体能够接触到的灯具外壳间的耐压值。耐压靠绝缘实现。输入端到外壳的绝缘由两部份组成，一个是电源初次级的绝缘(非隔离电源除外)，一个是灯珠和散热体(一般和外壳成一体)间的绝缘。交流供电的灯具用交流高压进行耐压测试的。见下图。 　　图中CY是驱动电源的Y电容，CY1和CY2是铝基板正负极铜箔和铝板间的分布电容。耐压测试时的高压直接施加到CY和CY1/CY2之间。等效下图。 　　假设施加的交流高压为VC，电源Y电容上分到的电压为VCY，铝基板分布电容上分到电压VCY1/2，那么VC=VCY+VCY1/2。我们知道，电容容抗Xc=1 /(2 πf C)，电容容量越大容抗越小，在串联电路中分到的电压也越小，相反也成立。在本例中，电源的Y电容是定值，在1000p到2200P之间。假设铝基板的分布电容值与电源的Y电容值相等，则铝基板分到的电压与电源Y电容分到的电源相等，均为1/2的VC。如果CY1/2小于CY，则VCY1/2将大于VCY，也就是说铝基板上加的电压高于一半的耐压测试高压值，分布电容越小，此电压越高。这时其一。 　　其二，铝基板的铜箔有正负两极，这两铜箔并没连在一起，串并后的发光二极管连在这两极间，两个铜箔的分布电容是分立的。铜箔形状的不同使得分布电容大小不同，分到的高压也不同。如果负极的电压比正极高，则电源次级变压器绕组和整流管导通，电压被强行拉平到正极电压，此种情况不会引起LED超压死灯，而如果是正极电压比负极电压高，这时就有电流(这个电流不同于漏电流)流过LED，这就是在耐压测试时LED会闪亮的原因。这个电压越高，LED越亮。 　　大到一定程度超出LED耐压时，就会损坏LED的PN结。正极电压比负极电压高的另一种情况就是负极击穿了，处于零电位，这时候正极只要分到极低的电压也足以导致LED损坏。因此LED损坏的主要原因是正负极间压差太大，这个压差是由铝基板上正负极铜箔的形状和位置决定的。 　　下面再来看看铝基板。 　　铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板，一般单面板由三层结构所组成，分别是电路层(铜箔)、绝缘层和金属基层。 　　两块平行的金属板加上中间的介质就组成一个电容，板的面积越大，板距越小，容量就越大。铝基板中间绝缘层相当于电容介质，它的厚度在成品后就不能改变了。绝缘层的耐压值有常用的2.5KV左右和更高级别的4KV的等等。 　　根据性价比选好铝基板后就要按照其性能进行综合考量配套设计。一般来说，如果驱动电源耐压值已经够大了(如大于3KV)，可以把大部份高压值加到电源上，让铝基板承受的高压更低些。这个目标的实现就是加大铝基板的铜箔面积，使分布电容尽量大些。具体要求是让正极铜箔总面积尽量比负极大，同时保证有足够的爬电距离。 　　一般2.5KV的铝基板，整板的爬电距离不能小于2.5MM.。这样才能确保铝基板不存在薄弱环节，在电压较高时不致于击穿。下图是一款已批量生产的T8LED灯管的铝基板图，配合耐压3.75KV的隔离电源，5kv的输入线，整灯耐压达4KV，生产过程全数测试耐压1.5KV，几乎不死灯珠。 　　假设施加的交流高压为VC，电源Y电容上分到的电压为VCY，铝基板分布电容上分到电压VCY1/2，那么VC=VCY+VCY1/2。我们知道，电容容抗Xc=1 /(2 πf C)，电容容量越大容抗越小，在串联电路中分到的电压也越小，相反也成立。在本例中，电源的Y电容是定值，在1000p到2200P之间。假设铝基板的分布电容值与电源的Y电容值相等，则铝基板分到的电压与电源Y电容分到的电源相等，均为1/2的VC。如果CY1/2小于CY，则VCY1/2将大于VCY，也就是说铝基板上加的电压高于一半的耐压测试高压值，分布电容越小，此电压越高。这时其一。 　　其二，铝基板的铜箔有正负两极，这两铜箔并没连在一起，串并后的发光二极管连在这两极间，两个铜箔的分布电容是分立的。铜箔形状的不同使得分布电容大小不同，分到的高压也不同。如果负极的电压比正极高，则电源次级变压器绕组和整流管导通，电压被强行拉平到正极电压，此种情况不会引起LED超压死灯，而如果是正极电压比负极电压高，这时就有电流(这个电流不同于漏电流)流过LED，这就是在耐压测试时LED会闪亮的原因。这个电压越高，LED越亮。 　　大到一定程度超出LED耐压时，就会损坏LED的PN结。正极电压比负极电压高的另一种情况就是负极击穿了，处于零电位，这时候正极只要分到极低的电压也足以导致LED损坏。因此LED损坏的主要原因是正负极间压差太大，这个压差是由铝基板上正负极铜箔的形状和位置决定的。 　　下面再来看看铝基板。 　　铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板，一般单面板由三层结构所组成，分别是电路层(铜箔)、绝缘层和金属基层。 　　两块平行的金属板加上中间的介质就组成一个电容，板的面积越大，板距越小，容量就越大。铝基板中间绝缘层相当于电容介质，它的厚度在成品后就不能改变了。绝缘层的耐压值有常用的2.5KV左右和更高级别的4KV的等等。根据性价比选好铝基板后就要按照其性能进行综合考量配套设计。 　　一般来说，如果驱动电源耐压值已经够大了(如大于3KV)，可以把大部份高压值加到电源上，让铝基板承受的高压更低些。这个目标的实现就是加大铝基板的铜箔面积，使分布电容尽量大些。具体要求是让正极铜箔总面积尽量比负极大，同时保证有足够的爬电距离。 　　一般2.5KV的铝基板，整板的爬电距离不能小于2.5MM.。这样才能确保铝基板不存在薄弱环节，在电压较高时不致于击穿。下图是一款已批量生产的T8LED灯管的铝基板图，配合耐压3.75KV的隔离电源，5kv的输入线，整灯耐压达4KV，生产过程全数测试耐压1.5KV,几乎不死灯珠。 　　从上面分析可以看出，如有可能在铝基板的正极与铝板(外壳)间加接一颗小电容，可以显著改善LED的死灯珠现象。 　　总结：本文讨论了使用隔离电源组装的T8LED灯管在耐压测试过程中灯珠损坏的主要原因：1.铝基板正负极压差大，超出LED 耐压值;2.铝基板负极出现薄弱环节击穿变成零电位，正极分到高压引起LED损坏。对策是：1.选用耐压高的驱动电源;2.铝基板铜箔尽量大，且正极比负极大；3.控制好铜箔对铝板最小爬电距离：2.5KV的不小于2.5MM. 4.不放过任何一处薄弱环节，如输入线(最好用耐压5KV以上的线材)，铝基板上的插头插座裸露金属部分点胶等。 　　对于非隔离电源，所有高压全部加在铝基板上。本文对铝基板正负极所作的描述同样适用。