led燈具檢測方法關(guān)鍵缺陷及改善策略
?。?)照明LED 結(jié)溫測量及利用Vf—TJ 關(guān)系曲線指導(dǎo)光、色、電參數(shù)的測量
得到被測 LED 的Vf—TJ 的曲線后,最重要的是用于定結(jié)溫條件下的光、色、電參數(shù)測量。檢測系統(tǒng)見圖1。把被測LED 固定到帶控溫/恒溫基座的積分球內(nèi),給LED 通以工作電流,給LED 燃點(diǎn)15~20 分鐘基本達(dá)到穩(wěn)定后,快速切換到測量電流(即前面標(biāo)定Vf—TJ 曲線的測量電流)用數(shù)毫秒時(shí)間快速測定被測LED的正向電壓Vf,通過與Vf—TJ 曲線中設(shè)定結(jié)溫值對應(yīng)的Vf 比較,如與目標(biāo)值有差異,控制程序?qū)⒆詣诱{(diào)整恒溫基座的溫度來使LED的正向電壓Vf達(dá)到目標(biāo)結(jié)溫值對應(yīng)的結(jié)電壓。在快速測定Vf 后,裝置將自動回復(fù)使LED 通以工作電流的狀態(tài)。當(dāng)被測LED 在通過工作電流的情況下,其結(jié)溫達(dá)到目標(biāo)值(即達(dá)到目標(biāo)結(jié)溫值對應(yīng)的Vf 值)且熱平衡后,系統(tǒng)將自動啟動光譜儀測量光、色參數(shù)同時(shí)讀取其電參數(shù)。
上述測量方法最明顯的優(yōu)點(diǎn)是,在LED 實(shí)際的應(yīng)用中,只要照明器具中LED工作在目標(biāo)結(jié)溫值附近,用這一方法參數(shù)有很好的模擬性,也使它的這些所測量的參數(shù)變得有意義,并且其光、色、電參數(shù)也具有很好的測量結(jié)果的重現(xiàn)性。
圖1 LED 結(jié)溫測量及利用Vf—TJ 曲線在設(shè)定結(jié)溫條件下的光、色、電參數(shù)測量系統(tǒng)。
三、 LED 進(jìn)入照明器具后結(jié)溫的測量
1、LED 進(jìn)入照明器具后結(jié)溫控制和測量的必要性
LED 應(yīng)用到照明器具中時(shí),人們普遍希望具有幾萬小時(shí)的使用壽命,但是要測量采用LED 的照明器具的光衰減和壽命,按照美國DOE 的LM80 要求往往要化300 天以上的時(shí)間(6000h),這在很多工程招標(biāo)和驗(yàn)收時(shí)是無法實(shí)施的。
結(jié)溫作為衡量一個(gè) LED 照明器具性能優(yōu)劣的重要參數(shù),是LED 照明器具在工程應(yīng)用中可靠性測量的核心要素。如果能準(zhǔn)確測量出燈具內(nèi)LED 的PN 結(jié)結(jié)溫和PN 結(jié)到散熱器某一指定點(diǎn)的熱阻這兩個(gè)定量的指標(biāo),就不僅能衡量采用LED 的照明器具散熱特性的優(yōu)劣,還能定性地知道各種采用LED 的同類照明器具的大致使用壽命,另外還能得知LED 照明器具的光效和其他光參數(shù)的測量值是在什么結(jié)溫條件下測得的,并且能得出照明器具中功率型LED 熱沉上的某一點(diǎn)(參考溫度點(diǎn))與結(jié)溫之間的函數(shù)關(guān)系,從而指導(dǎo)企業(yè)正確地標(biāo)出熱沉參考點(diǎn)的溫度限值。
2、測量方法介紹
目前國內(nèi)外對 LED 的PN 結(jié)的結(jié)溫,只能進(jìn)行單個(gè)LED 或者單個(gè)LED 摸塊的結(jié)溫和熱阻的測量,還沒有完整的對照明器具內(nèi)LED 實(shí)際工作結(jié)溫和熱阻的測量方法,下面介紹一種完整的對照明器具內(nèi)LED 實(shí)際工作結(jié)溫和熱阻的測量方法。
1)Vf-TJ 曲線標(biāo)定
(1)將照明器具內(nèi)LED 矩陣中間的某一串聯(lián)LED 組中處于或者接近中間部位的一顆LED 作為被測LED,按圖2 電路連接,在這一顆LED 的熱沉(LED 自身所帶的小散熱器)上粘上一個(gè)熱電偶。使燈具在25℃±2℃的環(huán)境下放置6~12 小時(shí)(視所測燈具的體積大小確定放置時(shí)間),然后給圖2 中的被測LED 通上一支測量電流If,If 視被測LED 的功率大小可在2mA~50 mA 范圍選定。通電測量時(shí)間為0.005S~2S,在此期間連續(xù)測量被測LED 的正向電壓降Vf 可得出如圖3 所示曲線。從該曲線上可得出該照明器具內(nèi)被測LED 在通過某一恒定的測量電流時(shí),在單位的測量時(shí)間Δt 內(nèi)Vf 下降的數(shù)值ΔVf。該數(shù)值留作下述檢測過程作為測量電流引起的Vf 變化的修正量。當(dāng)測量時(shí)間小于3ms 并且測量電流比較小時(shí),可以不引入修正量。
圖 2 LED 的燈具中LED 矩陣某一串LED 組的測量電路連接圖
圖3 在單位的測量時(shí)間內(nèi)通過測量電流時(shí),被測LED 的Vf 下降的數(shù)值ΔVf和測量時(shí)間Δt 的關(guān)系曲線
(2)把三個(gè)2 刀2 擲轉(zhuǎn)換繼電器調(diào)到測量位置,把LED 燈具放入一個(gè)可編程控制的專用加熱箱內(nèi),該加熱箱采用PID 編程方式,設(shè)定階梯式加溫方式對箱體內(nèi)LED 燈具進(jìn)行加熱。階梯式加溫的控溫曲線見圖4。圖4 中每一階梯分為恒溫時(shí)間段和升溫時(shí)間段,這兩個(gè)時(shí)間段可分別設(shè)定,設(shè)定范圍為1 分鐘~30 分鐘中的任一值。根據(jù)LED 的熱沉上粘上的熱電偶反映的溫度值,并且最終是以圖2 電路測量被測LED 的正向電壓降穩(wěn)定時(shí),說明燈具內(nèi)LED 已達(dá)到某一設(shè)定點(diǎn)溫度的熱平衡。當(dāng)每一個(gè)恒溫時(shí)間段即將結(jié)束,開始測量被測LED 的正向電壓降Vf,根據(jù)實(shí)際測量的時(shí)間△t,從圖3 中得出修正是△Vf。把測得的Vf 值再加上△Vf,得出D1 在該溫度下不受測量電流影響的Vf1‘,即Vf1’=Vf1+△Vf,把這一Vf1‘和用熱電隅測的溫度T1 導(dǎo)入到設(shè)定的電腦數(shù)據(jù)庫中,重復(fù)這一步驟,可以得出一組經(jīng)修正的數(shù)值。把這一組經(jīng)修正的數(shù)值自動導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫,就能生成照明器具內(nèi)LED 的Vf-TJ 曲線。
圖 3 加熱箱階梯式加溫的控溫曲線
2)照明器具中LED 熱阻的測量
把上述在加熱箱內(nèi)已完成 Vf-TJ 關(guān)系曲線標(biāo)定的照明器具取出冷卻后,按如下步驟進(jìn)行LED 熱阻的測量。
?。?) 把該照明器具放入到GB 7000.1 標(biāo)準(zhǔn)附錄D 規(guī)定的防風(fēng)罩內(nèi),按正常的熱試驗(yàn)位置布置好燈具,除了原來已經(jīng)粘接在被測LED D1 上的熱電隅外,還可根據(jù)檢測委托方要求,在燈具內(nèi)LED 的散熱器的某些指定點(diǎn)甚至燈具外殼上某些點(diǎn)上粘接熱電隅,(可以是單個(gè)或多個(gè)熱電隅)。把每一熱電隅連接到測溫儀上,使照明器具在25℃±1℃條件下放置8 小時(shí)。
?。?) 根據(jù)照明器具內(nèi)LED 控制裝置輸出給D1 的實(shí)測工作電流值,設(shè)定測試恒流電源,按圖2 電路給D1 通上一個(gè)實(shí)測工作電流,加熱1 分鐘~30 分鐘,其間每隔1 分鐘用原來標(biāo)定的測量電流對D1 進(jìn)行一次Vf 的測量,并按Vf-TJ 曲線查出對應(yīng)的結(jié)溫值,同時(shí)監(jiān)視熱電隅的測量溫度,把測量的結(jié)溫值和監(jiān)視熱電隅的測量溫度值自動導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫。當(dāng)測量的Vf 查得的結(jié)溫與熱電隅所測溫度達(dá)到最大差值時(shí),記錄下此時(shí)的VfR 值和熱電隅的測量的某一點(diǎn)溫度值TB。把VfR 值通過Vf-TJ 曲線,得到該D1 即時(shí)的結(jié)溫值TfR。按熱阻RAB=(TfR-TB)/P 公式計(jì)算出D1 的PN 結(jié)到熱沉或散熱器甚至外殼的熱阻值。
式中:
TFR——是D1 的PN 結(jié)結(jié)溫與熱電隅的測量值差達(dá)到最大值時(shí)D1 的正向電壓降Vfa 值再根據(jù)Vf-TJ 曲線查得的該時(shí)刻LED 的結(jié)溫。
TB——是當(dāng)測量的Vf 查得的結(jié)溫與熱電隅所測溫度達(dá)到最大差值時(shí),熱電隅測得的該時(shí)刻的參考點(diǎn)的測度值(該參考點(diǎn)可以是熱沉,也可以是散熱器上的某一點(diǎn),亦可以是燈具外殼散熱器上的某一點(diǎn))。
P——被測LED 測熱阻時(shí)的加熱功率,是實(shí)測工作電流與結(jié)溫測量過程被測LED 正向電壓降的平均值的乘積。
3)照明器具中LED 結(jié)溫的測量
把 LED 照明器具從專用加熱箱內(nèi)取出,本條試驗(yàn)可以和照明器具的熱試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。把采用LED 的照明器具仍放在GB 7000.1 標(biāo)準(zhǔn)的附錄D 規(guī)定的防風(fēng)罩內(nèi),照明器具處于正常工作位置。把三個(gè)2 刀2 擲轉(zhuǎn)換繼電器調(diào)到工作位置,按GB7000.1 標(biāo)準(zhǔn)中12.4 熱試驗(yàn)的要求進(jìn)行熱試驗(yàn), 通過照明器具內(nèi)的LED 控制裝置把照明
評論