LED路燈特性長(cháng)程測試中的誤差分析

1 引言

　　近年來(lái)，LED 光源光源

　　光源產(chǎn)品具有LED顯示、體積小、重量輕、易攜帶、電池供電、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，直觀(guān)快速，是一種使用極其簡(jiǎn)單方便的測試工具，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)防震防潮處理，可以在野外惡劣環(huán)境下長(cháng)時(shí)間工作。

高效、長(cháng)壽、綠色環(huán)保的特點(diǎn)被人們所認識和重視， 同時(shí)隨著(zhù)近10 年來(lái)LED技術(shù)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，相關(guān)LED 二次光學(xué)設計技術(shù)的日臻成熟，采用半導體光源替換現有城市道路照明光源已經(jīng)成為半導體照明領(lǐng)域的一大趨勢，日益受到人們的關(guān)注。但要大量推廣LED 路燈，就必須對LED 路燈產(chǎn)品有一個(gè)統一的技術(shù)標準和測量標準，規定一些強制性的性能指標，以保證產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。從目前LED 路燈產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的現狀來(lái)看，最主要的就是整燈壽命、整燈光效和光衰曲線(xiàn)這幾個(gè)關(guān)鍵指標。

　　LED 路燈作為一個(gè)系統，影響上述性能的因素較多，如電源驅動(dòng)的特性、光學(xué)元件的耐候性、整燈結構的防水防塵性能等都會(huì )嚴重地影響系統的光效和壽命，即光用LED 芯片或模組的光學(xué)特性并不能完整地描述燈具的性能，因此必須進(jìn)行整燈的老化測試以取得符合系統實(shí)際性能的數據。

　　作為戶(hù)外照明產(chǎn)品的LED 路燈，其可靠性就必須進(jìn)行現場(chǎng)的長(cháng)程測試，時(shí)間跨度往往需要數千小時(shí)，而現場(chǎng)的長(cháng)程測量的精度由于受到環(huán)境、測試方法等方面因素的干擾，會(huì )與室內實(shí)驗室環(huán)境的測試結果產(chǎn)生較大的差異。

　　圖1 為檢測部門(mén)組織的多家企業(yè)提供的不同。LED 路燈在實(shí)驗室環(huán)境與在戶(hù)外場(chǎng)地測試的光衰結果對比。

圖1 LED 路燈實(shí)驗室環(huán)境與戶(hù)外場(chǎng)地環(huán)境測試的光衰對比

　　圖1 所示為22 種LED 路燈產(chǎn)品2000 小時(shí)的光衰測試數據，從圖中可以看出:

　?、貺ED 路燈在戶(hù)外場(chǎng)地測試得到的光衰值都大于實(shí)驗室環(huán)境下測試的光衰值;

　?、谌粢詫?shí)驗室測試為依據，則大部分光衰都在5% 以下，而若以戶(hù)外測試為依據，則這批路燈的光衰都明顯偏大，不宜批量生產(chǎn);

　?、鄄煌窡舢a(chǎn)品所對應的這一測試差別也不同，范圍為5% ～ 15%。

　　由此就給最終用戶(hù)對選用LED 路燈產(chǎn)品造成了困難，即究竟應該采用什么方法來(lái)檢測，該相信哪組測試數據?

　　目前在各級與LED 路燈相關(guān)的標準和規范指標中，都對LED 路燈的光衰做了嚴格的要求，基本都要求連續點(diǎn)亮3000 小時(shí)后，路燈光衰不高于2% ;要達到如此高的光衰測試要求，對于各類(lèi)引起測量誤差的關(guān)鍵因素就必須進(jìn)行分析并作適當的補償。

　　2 影響LED路燈光效測量精度的主要因素

　　對于LED 路燈的期望壽命測量方法，相關(guān)的國家標準中給出了LED 路燈的期望壽命測量方法，方法規定在一定的技術(shù)規范規定條件下老煉LED 路燈，并在規定的測溫點(diǎn)監測LED 路燈的外殼溫升。每隔100 ～ 300 小時(shí)記錄一定距離下LED 路燈燈下點(diǎn)的照度，直至測量到6000 小時(shí)。如到6000 小時(shí)仍未達到LED 路燈壽命，則可用燈下點(diǎn)照度下降的規律外推出LED 路燈的壽命，即期望壽命。在期望壽命測量和外推計算中，以L(fǎng)ED 路燈在1000 小時(shí)的發(fā)光特性為初始值，外推出的LED 路燈光通量下降到初始值的70% 的時(shí)間為期望壽命。

　　由此可見(jiàn)， 對LED 路燈要進(jìn)行光衰與壽命測試，時(shí)間跨度都在3 個(gè)月以上。由于測試場(chǎng)地的影響往往需要在路燈安裝現場(chǎng)進(jìn)行測試，如圖2 所示。

圖2 路燈測試示意圖

　　由此也就必然會(huì )遇到測試準確度的判定及干擾因素的消除問(wèn)題，在此我們先分析一下影響LED 路燈光效測量精度的主要因素。

　　(1) 電源的穩定性

　　在《整體式LED 路燈的測量方法》中對于電源電壓要求為: 在穩定期間，電源電壓應穩定在額定值的± 0. 5% 的范圍內; 測量時(shí)，電源電壓應穩定在額定值的± 0. 2% 的范圍內，基波頻率偏差不得大于0. 1% ，諧波失真小于3% ; 壽命試驗的電源電壓應穩定在± 2% 以?xún)取?/p>

　　在LED 驅動(dòng)方面，通常使用恒流驅動(dòng)，電流的波動(dòng)就直接影響了LED 的發(fā)光通量，為了驗證實(shí)際產(chǎn)品的性能，考察了2 家在LED 路燈電源方面進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)設計和有著(zhù)較多使用經(jīng)驗的電源生產(chǎn)廠(chǎng)家的LED 驅動(dòng)器，其電流控制精度分別為± 2% 和3%。

　　然而這只是標明的穩態(tài)狀況，在此我們更應注意幾個(gè)參數: 穩定電流隨外加電壓變化的波動(dòng)、隨運行時(shí)間的慢性漂移以及隨外界溫度變化的穩定性。