LED照明產(chǎn)品在生產(chǎn)在線測試的可行性與必要性

LED因其省電、環(huán)保的特性，普遍被認(rèn)為是下世代的主流照明技術(shù)，各廠商各國政府無不看好此項(xiàng)技術(shù)，紛紛投入大量資源投資，然而時(shí)至今日，LED照明相對偏高的價(jià)格，讓市場的開展始終不如預(yù)期。除了價(jià)格因素之外，LED照明的規(guī)格標(biāo)示不一、參差不齊的質(zhì)量、無法預(yù)期的可靠度等等，也都是LED照明市場推廣的阻礙。有鑒于此，各LED照明標(biāo)準(zhǔn)紛紛出臺(tái)，對量測手法也多所著墨，如IESLM-79便規(guī)范了積分球與分布亮度計(jì)等量測方式。然而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的方式往往只考慮了準(zhǔn)確性，對使用上的方便性、測試所需花費(fèi)的時(shí)間等等其他因素往往忽略，使得標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范的量測方式只能在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用，如積分球與分布亮度計(jì)的上下料件便利性，測試所需花費(fèi)的空間與時(shí)間等，均使其在生產(chǎn)在線不易使用，而只在實(shí)驗(yàn)室里的少量測試，對于整體LED照明產(chǎn)品的質(zhì)量提升幫助有限，也使消費(fèi)者不易更廣泛的接受LED照明產(chǎn)品。

　　系統(tǒng)原理

　　若能有一測試方式能滿足如下條件：1）方便上下料件，2）設(shè)備尺寸適中，3）量測時(shí)間快速，4）測試成本低廉，5）量測數(shù)值能與實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有良好比對結(jié)果，則LED照明產(chǎn)品在生產(chǎn)在線百分之百測試將是可行，LED照明產(chǎn)品的質(zhì)量問題也才能不再為消費(fèi)者詬病。

　　因此，假若能在LED待測物周圍，以適當(dāng)?shù)姆绞讲紳M光偵測器，則此量測設(shè)備本身將只比待測物尺寸略大一些，而此量測設(shè)備亦較容易與自動(dòng)化結(jié)合。

　　致茂電子推出一創(chuàng)新之量測方式，采用單晶硅太陽能板（mono-crystalline silicon solar cell）為光偵測器，在待測物周圍適當(dāng)布滿，如圖一的燈泡測試與圖二的燈管測試結(jié)構(gòu)，利用太陽能板的光電轉(zhuǎn)換原理，以及太陽能板相對大面積與成本較低廉之特點(diǎn)，不僅大幅縮減了量測設(shè)備尺寸，也大幅提升了測試速度，含上下料件時(shí)間在內(nèi)，每顆LED燈泡的所有光電參數(shù)測試可在六秒鐘內(nèi)完成，實(shí)現(xiàn)了在生產(chǎn)在線測試的可能性。

圖一 創(chuàng)新燈泡量測系統(tǒng)

圖二 創(chuàng)新燈管量測系統(tǒng)　　本方法利用太陽能板接收到光的能量能轉(zhuǎn)換成電的特性，來達(dá)成光能量偵測的目的。一般商用單晶硅太陽能板對波長的響應(yīng)如圖三所示，圖中列了三片太陽能板的波長響應(yīng)實(shí)際量測數(shù)據(jù)，由圖中可知，在一般LED的波長應(yīng)用范圍內(nèi)，單晶硅太陽能板均能有不錯(cuò)的響應(yīng)。而太陽能板的短路電流，其電流值大小為其所接收光能量的函式，由此特性，便能藉由量測此短路電流的數(shù)值，而得知LED照明產(chǎn)品所發(fā)出光的能量，亦即其流明值。當(dāng)然，太陽能板的質(zhì)量須經(jīng)過嚴(yán)格的篩選程序，方能用來做為光偵測器，例如每片太陽能板上各區(qū)的響應(yīng)度均需一致等等條件。

圖三 單晶硅太陽能板波長響應(yīng)

　　系統(tǒng)架構(gòu)

　　在LED照明市場推廣過程中，各國政府無不推行各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如美國的能源之星計(jì)劃，便要求LED照明廠家提供光電參數(shù)規(guī)格予消費(fèi)者，諸如光通量流明（lumen）、功率因子（power factor）、色溫（CCT）、演色性（CRI）、發(fā)光效率（efficacy，lm/W）…等等，所以一完善的生產(chǎn)量測設(shè)備，需有能力能完成這些所有的光電參數(shù)量測。因此，此量測系統(tǒng)包含了交流電源、數(shù)字功率表、直流電源、與光學(xué)量測模塊。光學(xué)量測模塊如上述圖一與圖二所示，模塊根據(jù)待測物尺寸做適當(dāng)設(shè)計(jì)，于模塊內(nèi)側(cè)各面貼附太陽能板做為光偵測器，并配備有光譜儀與多信道光纖，如圖六所示，用以量測顏色相關(guān)參數(shù)。

　　以球泡燈量測設(shè)備為例，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖四，光學(xué)量測模塊如圖五所示。其中各模塊之功能如下：

　　交流電源：提供待測物交流電源

　　直流電源：提供待測物直流電源

　　數(shù)位功率表：量測相關(guān)電性參數(shù)

　　光學(xué)量測模塊：提供光學(xué)參數(shù)量測之光路與工具

　　光譜儀：量測顏色相關(guān)參數(shù)