一款高精度低成本的LED老化測(cè)試的解決方案

本文所介紹的一種LED照明產(chǎn)品長時(shí)間通電老化試驗(yàn)的方案，主要說明了如何結(jié)合系統(tǒng)中的硬件產(chǎn)品，和主要的監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)最大程度的發(fā)揮電源在老化系統(tǒng)中的作用，提高多個(gè)LED 產(chǎn)品老化測(cè)試的同時(shí)性和自動(dòng)化性，得到最準(zhǔn)確的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及最大程度的節(jié)約人力成本的目標(biāo)。該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際的老化試驗(yàn)中，并將進(jìn)一步在LED 行業(yè)中推廣和應(yīng)用。

LED 發(fā)光的原理

中國LED 產(chǎn)業(yè)起步于20 世紀(jì)70 年代。經(jīng)過30 多年的發(fā)展，中國LED 產(chǎn)業(yè)已初步形成了包括LED 外延片的生產(chǎn)、LED 芯片的制備、LED 芯片的封裝以及LED 成品應(yīng)用在內(nèi)的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

LED 照明的LED 是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN 結(jié)。因此它具有一般P-N 結(jié)的I-N 特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N 區(qū)注入P 區(qū)，空穴由P 區(qū)注入N 區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光。假設(shè)發(fā)光是在P 區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心(這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近)捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。

市場(chǎng)對(duì)LED 照明產(chǎn)品的要求

LED 光源有人稱它為長壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒有松動(dòng)的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn)，使用壽命可達(dá)6 萬到10 萬小時(shí)，比傳統(tǒng)光源壽命長10 倍以上。因此，要達(dá)到這樣的理想狀態(tài)，抗老化能力顯得尤為重要。

LED 照明產(chǎn)品的老化測(cè)試

LED背光及照明產(chǎn)品的長時(shí)間老化試驗(yàn)是一個(gè)非常重要的測(cè)試，通過老化測(cè)試可以及早發(fā)現(xiàn)LED 產(chǎn)品在長期使用中可能產(chǎn)生的光衰、色溫變化、漏電等故障，有利于產(chǎn)品性能的穩(wěn)定。ITECH電源和老化測(cè)試軟件主要應(yīng)用于LED 背光及照明產(chǎn)品的老化測(cè)試。

LED 照明產(chǎn)品老化測(cè)試的結(jié)果和使用的設(shè)備有很大的關(guān)系，老化設(shè)備和LED 照明產(chǎn)品，必須保證在充分散熱的情況下，確定最佳的老化時(shí)間，通過老化系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)行分析對(duì)比，以得到最精準(zhǔn)的測(cè)試數(shù)據(jù)，從而達(dá)到生產(chǎn)和試驗(yàn)的目的。

LED 老化測(cè)試中應(yīng)用的電源和老化系統(tǒng)應(yīng)具備的特點(diǎn)

由于LED 的工作電流非常特殊，故需要有專業(yè)的測(cè)試系統(tǒng)才能得到可靠的數(shù)據(jù)?？傮w上，在LED 老化測(cè)試中應(yīng)用的電源和老化系統(tǒng)應(yīng)具備如下特點(diǎn)：

1、高功率比的數(shù)控直流電源供應(yīng)器，有寬廣的電壓電流使用率，應(yīng)用范圍廣泛；

2、可自動(dòng)控制電壓及電流的變化率，最大可能的降低成本；

3、高精度及高分辨率；

4、低噪聲及紋波；

5、盡量小的體積，節(jié)約空間；

LED 老化測(cè)試系統(tǒng)的搭建

LED老化測(cè)試系統(tǒng)，由直流電源與控制軟件搭建而成，具體如下圖所示：

注：上圖中使用的電源型號(hào)為ITECH IT6720，老化控制軟件型號(hào)為ITECH IT9100

下圖是使用該測(cè)試系統(tǒng)在老化測(cè)試過程中，用戶觀察到的界面截圖：

在此界面中，可以同時(shí)觀測(cè)到16*32 個(gè)通道的LED 照明或背光產(chǎn)品的老化。總共分為16 組，每組可達(dá)32 個(gè)通道， 并用數(shù)組表示。界面上每個(gè)方塊代表一個(gè)通道，當(dāng)該通道配置時(shí)，該通道方塊呈灰色。用顏色來區(qū)分不同的運(yùn)行狀態(tài)，能使用戶在使用過程中更加清晰、簡便、快速的觀測(cè)到任何細(xì)微的變化。通常來說，為了符合人們的習(xí)慣，不同顏色所表示的功能如下：

灰色：已配置或運(yùn)行停止

黃色：通訊失敗

紅色：運(yùn)行發(fā)生錯(cuò)誤

綠色：通訊及運(yùn)行都很正常

選用此LED 老化測(cè)試方案的優(yōu)勢(shì)

選用靈活配比的電源，結(jié)合支持多通道的老化監(jiān)控軟件，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)上百個(gè)LED的老化監(jiān)控測(cè)試。

這個(gè)方案的優(yōu)勢(shì)在于：

1) 電源體積小巧、標(biāo)準(zhǔn)，可以放置在標(biāo)準(zhǔn)的儀器柜上，搭置老化系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際情況，容易設(shè)計(jì)和擺放。避免了特殊定制老化測(cè)試系統(tǒng)柜的繁雜工作；

2) 使用的可編程電源，操作方便，并且具有高精確度、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)；

3) 智能風(fēng)扇控制，噪音??；

4) 可以通過軟件，批量設(shè)定老化的值并可以檢測(cè)每一個(gè)LED 照明產(chǎn)品的工作狀態(tài)；

5) 在老化試驗(yàn)臺(tái)長時(shí)間持續(xù)工作的時(shí)候，一般為72H ， 無需有值班人員守候；

6) 利用監(jiān)控軟件，可以自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，便于分析；

7) 價(jià)格合理，搭建簡單，未來的可擴(kuò)展性強(qiáng)，非常適合此領(lǐng)域的應(yīng)用。

結(jié)論

LED 發(fā)光的特性，對(duì)LED照明產(chǎn)品老化測(cè)試的方案提出了特殊要求。上文中介紹的LED 老化測(cè)試方案，可廣泛應(yīng)用于LED 照明以及背光產(chǎn)品的老化測(cè)試，并且表現(xiàn)堪稱完美。選擇專業(yè)應(yīng)用于LED 行業(yè)的電源及控制軟件，搭建上述測(cè)試系統(tǒng)，可得到最為精準(zhǔn)、有效地?cái)?shù)據(jù)。