LED燈不停地自動開、關,問題出在哪?

2020-12-27 EDN電子設計技術

裝修房子時，我在辦公桌上安裝了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65 W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，我就用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，只有一個燈泡例外。xdaednc

一年以後，我注意到辦公桌上的一個BR30 LED燈泡（Feit Electric牌子，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？xdaednc

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13 W、750流明、145 mA。xdaednc

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圖1 ：12個LED燈中有一個會隨溫度變化而開、關。xdaednc

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。我用手機的秒表記錄了燈泡開、關的時間。圖2顯示了開、關的時間間隔。xdaednc

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圖2：LED燈打開的時間越久，點亮--熄滅的時間間隔就越短。xdaednc

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至2.3分鐘之間，整個過程約2½小時。xdaednc

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數據採集模塊和一個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。xdaednc

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圖3：將裸線捻在一起形成熱電偶，然後用膠帶將TC綁在故障LED燈的底部。xdaednc

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到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。xdaednc

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

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°C，但這個燈泡仍保持點亮的狀態。xdaednc

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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。xdaednc

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：xdaednc

• 溫度測量電路導致燈泡過早熄滅；xdaednc

•  LED燈泡到散熱器導熱不好。xdaednc

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，我的指甲很短都可以。圖6顯示了故障LED燈泡裡面的22個LED。xdaednc

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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。xdaednc

為了更好地檢查板子，我把白色邊框卸下來了。圖7可以看得更清楚。xdaednc

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圖7：卸下白色邊框後看到似乎缺乏散熱膏。xdaednc

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

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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。xdaednc

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。xdaednc

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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。xdaednc

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。xdaednc

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。xdaednc

我通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。xdaednc

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

（原文刊登於ASPENCORE旗下EDN英文網站，參考連結：LED lamp cycles on and off, why?，由Jenny Liao編譯。）xdaednc

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