LED路燈特性長(zhǎng)程測(cè)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)，直觀快速，是一種使用極其簡(jiǎn)單方便的測(cè)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(zhǎng)時(shí)間工作。

高效、長(zhǎng)壽、綠色環(huán)保的特點(diǎn)被人們所認(rèn)識(shí)和重視， 同時(shí)隨著近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(shè)計(jì)技術(shù)的日臻成熟，采用半導(dǎo)體光源替換現(xiàn)有城市道路照明光源已經(jīng)成為半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的一大趨勢(shì)，日益受到人們的關(guān)注。但要大量推廣LED 路燈，就必須對(duì)LED 路燈產(chǎn)品有一個(gè)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定一些強(qiáng)制性的性能指標(biāo)，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(xiàn)狀來(lái)看，最主要的就是整燈壽命、整燈光效和光衰曲線這幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。

　　LED 路燈作為一個(gè)系統(tǒng)，影響上述性能的因素較多，如電源驅(qū)動(dòng)的特性、光學(xué)元件的耐候性、整燈結(jié)構(gòu)的防水防塵性能等都會(huì)嚴(yán)重地影響系統(tǒng)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(cè)試以取得符合系統(tǒng)實(shí)際性能的數(shù)據(jù)。

　　作為戶外照明產(chǎn)品的LED 路燈，其可靠性就必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)程測(cè)試，時(shí)間跨度往往需要數(shù)千小時(shí)，而現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)程測(cè)量的精度由于受到環(huán)境、測(cè)試方法等方面因素的干擾，會(huì)與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生較大的差異。

　　圖1 為檢測(cè)部門組織的多家企業(yè)提供的不同。LED 路燈在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與在戶外場(chǎng)地測(cè)試的光衰結(jié)果對(duì)比。

圖1 LED 路燈實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與戶外場(chǎng)地環(huán)境測(cè)試的光衰對(duì)比

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

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

　?、谌粢詫?shí)驗(yàn)室測(cè)試為依據(jù)，則大部分光衰都在5% 以下，而若以戶外測(cè)試為依據(jù)，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(duì)應(yīng)的這一測(cè)試差別也不同，范圍為5% ～ 15%。

　　由此就給最終用戶對(duì)選用LED 路燈產(chǎn)品造成了困難，即究竟應(yīng)該采用什么方法來(lái)檢測(cè)，該相信哪組測(cè)試數(shù)據(jù)?

　　目前在各級(jí)與LED 路燈相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范指標(biāo)中，都對(duì)LED 路燈的光衰做了嚴(yán)格的要求，基本都要求連續(xù)點(diǎn)亮3000 小時(shí)后，路燈光衰不高于2% ;要達(dá)到如此高的光衰測(cè)試要求，對(duì)于各類引起測(cè)量誤差的關(guān)鍵因素就必須進(jìn)行分析并作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。

　　2 影響LED路燈光效測(cè)量精度的主要因素

　　對(duì)于LED 路燈的期望壽命測(cè)量方法，相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中給出了LED 路燈的期望壽命測(cè)量方法，方法規(guī)定在一定的技術(shù)規(guī)范規(guī)定條件下老煉LED 路燈，并在規(guī)定的測(cè)溫點(diǎn)監(jiān)測(cè)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(cè)量到6000 小時(shí)。如到6000 小時(shí)仍未達(dá)到LED 路燈壽命，則可用燈下點(diǎn)照度下降的規(guī)律外推出LED 路燈的壽命，即期望壽命。在期望壽命測(cè)量和外推計(jì)算中，以LED 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(duì)LED 路燈要進(jìn)行光衰與壽命測(cè)試，時(shí)間跨度都在3 個(gè)月以上。由于測(cè)試場(chǎng)地的影響往往需要在路燈安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，如圖2 所示。

圖2 路燈測(cè)試示意圖

　　由此也就必然會(huì)遇到測(cè)試準(zhǔn)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(cè)量精度的主要因素。

　　(1) 電源的穩(wěn)定性

　　在《整體式LED 路燈的測(cè)量方法》中對(duì)于電源電壓要求為: 在穩(wěn)定期間，電源電壓應(yīng)穩(wěn)定在額定值的± 0. 5% 的范圍內(nèi); 測(cè)量時(shí)，電源電壓應(yīng)穩(wěn)定在額定值的± 0. 2% 的范圍內(nèi)，基波頻率偏差不得大于0. 1% ，諧波失真小于3% ; 壽命試驗(yàn)的電源電壓應(yīng)穩(wěn)定在± 2% 以內(nèi)。

　　在LED 驅(qū)動(dòng)方面，通常使用恒流驅(qū)動(dòng)，電流的波動(dòng)就直接影響了LED 的發(fā)光通量，為了驗(yàn)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)行了專門設(shè)計(jì)和有著較多使用經(jīng)驗(yàn)的電源生產(chǎn)廠家的LED 驅(qū)動(dòng)器，其電流控制精度分別為± 2% 和3%。

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