LED路燈特性長程測試中的誤差分析

1 引言

　　近年來，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、性能價格比高等特點，直觀快速，是一種使用極其簡單方便的測試工具，產(chǎn)品經(jīng)過防震防潮處理，可以在野外惡劣環(huán)境下長時間工作。

高效、長壽、綠色環(huán)保的特點被人們所認識和重視， 同時隨著近10 年來LED技術(shù)取得突飛猛進的發(fā)展，相關(guān)LED 二次光學(xué)設(shè)計技術(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，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)品有一個統(tǒng)一的技術(shù)標準和測量標準，規(guī)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(xiàn)狀來看，最主要的就是整燈壽命、整燈光效和光衰曲線這幾個關(guān)鍵指標。

　　LED 路燈作為一個系統(tǒng)，影響上述性能的因素較多，如電源驅(qū)動的特性、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嚴重地影響系統(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，因此必須進行整燈的老化測試以取得符合系統(tǒng)實際性能的數(shù)據(jù)。

　　作為戶外照明產(chǎn)品的LED 路燈，其可靠性就必須進行現(xiàn)場的長程測試，時間跨度往往需要數(shù)千小時，而現(xiàn)場的長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，會與室內(nèi)實驗室環(huán)境的測試結(jié)果產(chǎn)生較大的差異。

　　圖1 為檢測部門組織的多家企業(yè)提供的不同。LED 路燈在實驗室環(huán)境與在戶外場地測試的光衰結(jié)果對比。

圖1 LED 路燈實驗室環(huán)境與戶外場地環(huán)境測試的光衰對比

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

　　①LED 路燈在戶外場地測試得到的光衰值都大于實驗室環(huán)境下測試的光衰值;

　?、谌粢詫嶒炇覝y試為依據(jù)，則大部分光衰都在5% 以下，而若以戶外測試為依據(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)品所對應(yīng)的這一測試差別也不同，范圍為5% ～ 15%。

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

　　目前在各級與LED 路燈相關(guān)的標準和規(guī)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(xù)點亮3000 小時后，路燈光衰不高于2% ;要達到如此高的光衰測試要求，對于各類引起測量誤差的關(guān)鍵因素就必須進行分析并作適當(dāng)?shù)难a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(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)定的測溫點監(jiān)測LED 路燈的外殼溫升。每隔100 ～ 300 小時記錄一定距離下LED 路燈燈下點的照度，直至測量到6000 小時。如到6000 小時仍未達到LED 路燈壽命，則可用燈下點照度下降的規(guī)律外推出LED 路燈的壽命，即期望壽命。在期望壽命測量和外推計算中，以LED 路燈在1000 小時的發(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% 的時間為期望壽命。

　　由此可見， 對LED 路燈要進行光衰與壽命測試，時間跨度都在3 個月以上。由于測試場地的影響往往需要在路燈安裝現(xiàn)場進行測試，如圖2 所示。

圖2 路燈測試示意圖

　　由此也就必然會遇到測試準確度的判定及干擾因素的消除問題，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(wěn)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(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); 測量時，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% ; 壽命試驗的電源電壓應(yīng)穩(wěn)定在± 2% 以內(nèi)。

　　在LED 驅(qū)動方面，通常使用恒流驅(qū)動，電流的波動就直接影響了LED 的發(fā)光通量，為了驗證實際產(chǎn)品的性能，考察了2 家在LED 路燈電源方面進行了專門設(shè)計和有著較多使用經(jīng)驗的電源生產(chǎn)廠家的LED 驅(qū)動器，其電流控制精度分別為± 2% 和3%。

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