極低能系列到現在,慢慢變得不那麼低能了...但作為掃盲帖,還是只能寫一些或許似是而非,但吃瓜群眾能夠初步認識的腦殘文...
群裡常常有朋友問,LED燈具的壽命如何?頻繁開關是否會加速LED燈具損壞的時間?本篇就LED本身的材料及實際製作做個簡單的說明...
按照慣例...

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在講壽命以前,我們得先對LED燈具的構造有初步認識...LED燈具主要有幾個部分組成(先用KLJ黑屁股來講解,其他種類燈具基本上就是外殼及光學設計的不同)

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分解圖,電源供應器(驅動)我沒畫...

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由上至下分別是燈具外殼,散熱器(有的也成為外殼的一部份),光學組件(本圖片裡是反射杯+擴散片,有的燈具還有透鏡,或是沒有擴散片),燈珠(本圖示裡是COB樣式,也有多燈珠系列,自行腦補),電源供應器(驅動)...

基本上無論啥LED燈具,不外乎"外殼(包含散熱器)+光學組件+燈珠+電源供應器(驅動)"...基本就這四大結構



------------------------------------------------------------------外殼(包含散熱器)------------------------------------------------------------------


其中外殼方面一般是最不容易損壞的...通常由鋁或是鐵乃至其他金屬材料製作~通常的表面工藝是陽極(氧化)或是漆...
基本上,除非刻意破壞,或是材料實在太爛太爛...不然不會輕易壞的

其他款式的燈具,譬如明裝的,軌道燈,條型燈,燈帶,燈泡.........等等,主要是外殼設計不同,但基礎架構大同小異


------------------------------------------------------------------光學組件(反射杯,透鏡,擴散片,防眩網...等等)------------------------------------------------------------------


光學組件主要是用來改變光路徑,擴大或是縮小光束角的零件...這類零件一般是塑料,金屬,玻璃...等等製作而成,
跟外殼類似,基本上非人為外力很難損壞...但得注意的是,如果燈具的散熱設計不佳,塑料製反射杯可能會因為高溫而漸漸變型...

其他款式的燈具,光學設計會有不同,但基礎架構大同小異

------------------------------------------------------------------燈珠------------------------------------------------------------------


燈珠是整個LED燈具最核心的關鍵,好比汽車的發動機,其他東西再好,燈珠壞了一樣瞎...

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燈珠大概的剖面圖如上,我是用多晶封裝(COB製程LED燈珠)做圖示,圖示並不是真正的樣示,僅是示意...單芯片封裝的更簡單些,
白色是支架(支架下方有陶瓷基板或是金屬基板...有利導熱),藍色的部份是芯片,紅色跟綠色示意正負極,黃色是硅膠+螢光粉混和物...

LED芯片發出來的光熱量相當低,不較真的清況下可以忽略不計...但芯片本身會發熱,將近2/3的電能會被轉換成熱量...如果散熱不佳,累積在燈珠內部芯片就會加速老化...最後造成整個LED燈具損壞

螢光膠(硅膠+螢光粉混和物)本身也有可能老化,早期的螢光膠使用光學用環氧樹脂(EPOXY),成本較硅膠低,折射率高,透明度高,但不耐高溫,抗紫外線能力較弱...低功率指示型LED都是這種封裝材料,
光學用硅膠近年來成本下降非常多,透光率跟折射率也提升到相當高,大功率LED基本都用光學用硅膠來進行封裝,耐高溫跟抗紫外線能力較強...
但,一樣的問題是,如果LED燈具散熱設計不佳,螢光膠的部份長年累月也會因為高溫而造成老化(我曾看過開裂的)...當然,紫外線(許多LED是紫外線芯片)依然會讓螢光膠(硅膠部份)漸漸失去透明度,但相對於熱量來說沒那麼嚴重(大致上可以忽略不計)...

除此之外,LED芯片對於開開關關的問題反而不需要太擔心...

以下例子是單價不斐的松下工業用LED紫外線設備的例子(家用未必能達到一樣效果,讓你們參考特性而已)...

pic10.gif 777.jpg 圖片來自於松下自動化官網,如有侵權請告知,盡速撤下...
圖片可能不那麼清楚,這個是松下的工業用LED照射器(當年我賣的是OMRON,但OMRON沒有這個說明了)...
連續點燈大概能使用20000小時,但如果是採用照射1秒休息5秒不斷迴圈使用,可以用到10萬小時(但這都是推估)...主要原因一樣是散熱,休息時間熱量散掉...這樣一來,能夠保持芯片升溫程度不會太高...


簡單說,LED芯片的主要罩門還是在散熱...


------------------------------------------------------------------電源供應器(驅動)------------------------------------------------------------------


電源的部份相當複雜,我簡單說明一下LED發光需要的電源特性(盡量簡單說,可能有些地方會不夠嚴謹,如果有專業人士看到謬誤的地方,歡迎指正,謝謝)...
下文主要參照"LED驱动电源的原理 (百度知道)",只是用我的方式簡單說明(再加上以前聽到過的)...

LED是單導向的電子元器件,簡單說,需要直流電
LED的發光一般有個門檻電壓,壓降大概2.8V~4.2V,簡單說,就是需要超過一定的電壓,但不能超過太多,需要在一定電壓範圍內使用...不同的燈珠需要不同的電壓
LED的PN節有負的溫度係數,簡單說,就是溫度低時電阻大,溫度高時電阻小,如果電源給的是固定電壓,沒有限電流,則溫度越高電流會越大,會將LED燒壞...
LED的供電跟光通量並非線性,簡單說,不是給越多的電流就會越亮,到一定程度以後,電流更多亮度不一定成正比...

簡單的結論就是,LED需要將電網給的220V交流電轉換成直流電(但隨著燈珠要求不同有不同的電壓),這個電壓不能隨著外界因素隨意跳動...過高或過低的電壓都會造成LED不工作(發光),
電源內部的電流需要隨著LED的實際使用過程進行改變,不然過高的電流可能會燒壞芯片...需要找到一定程度的電源配置以求最高發光效率!

LED的電源供應器(驅動)相對於前面世代光源的電源要求更高...如果沒有一個設計好的電源,在使用過程中,確實有不小的機會損害LED燈珠的壽命...
目前中國市場上,電源供應器(驅動)價格及用料懸殊,所幸爛電源可能是自己燒壞,牽連燈珠的機會較小,通常壞掉了,換個相同規格的即可...

但有點要特別說明,由於LED燈具的發光原理跟早先其他燈源完全不同,一般LED燈具無法直接使用傳統的調光器(可能造成燈具損壞),如果要使用調光LED燈具,請使用與燈具匹配的驅動及控制設備...



------------------------------------------------------------------安裝上如何盡量避免影響LED燈具的壽命------------------------------------------------------------------


留點空間給它散熱

前面寫的都是元件的壽命...事實上,敢推出產品的廠商(太沒節操的除外,比如某些9.9包郵的),通常已經做好最佳匹配了...至少大部份在保固期內不至於損壞,
過保固期一般也有相當長的壽命(即使光衰了,通常一起變暗,你也不見得看的出來,還是會亮的)...

LED的壽命罩門在散熱,每家的環境不同,這是生產廠家無法在生產過程能夠得知的,安裝時候,得盡量給LED燈具有散熱的空間,比如吊頂裡別塞太多隔音棉之類的,可能造成散熱效率變差...
或是盡量遠離熱源,比如煙道別貼著燈具邊上過...容易有陽光直射的地方盡量避免,或是有極大高低溫差的地方,得找專用燈具...可能淋到雨的地方請使用防水燈具(比如戶外用或水底用)...
但一般浴室或是陽台下方,沒有直接水的位置上,即使有一點水汽或薄霧,一般不至於影響壽命太多!但得注意鐵殼燈具的氧化(生鏽),通常烤漆完整就不必擔心了...


















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