LED路燈特性室內外長(cháng)程測試中的誤差分析

1、引言

近年來(lái)，LED光源高效、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)的日漸成熟，采用半導體光源替換現有城市道路光源已經(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：

A、LED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；

B、若以實(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)；

C、不同路燈產(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)規范規定條件測量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，如圖所示。

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。

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燈下測試點(diǎn)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。

實(shí)驗室對某公司75WLED開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行測試表明，開(kāi)關(guān)電源輸出電流基本不隨外加電壓的變化而變化，穩定精度達到±0.01%以上，可以忽略其影響。對75W大功率開(kāi)關(guān)電源的老化測試情況來(lái)看，經(jīng)2400小時(shí)的老化后，電源輸出電流穩定精度達到±0.02%以上，也可以忽略此因素對開(kāi)關(guān)電源輸出穩流精度的影響。

我們知道，即使在在南方城市，對于跨度2000小時(shí)的測試，環(huán)境溫差也至少有20oC，這種溫度的變化會(huì )影響LED開(kāi)關(guān)電源輸出電流的變化。