LED路燈特性室內外長程測試中的誤差分析

圖LED開關電源輸出電流的溫度特性

圖是對一實際使用的LED路燈電源的溫度特性進行檢測的結果。從圖可以看出，LED開關電源與環境溫度變化的關系為I-1·dI·dT=-0.0736%/K,即溫度上升時開關電源輸出電流以每10度0.7%的速率下降。由于LED輸出光通量與輸入電流基本呈線性關系，那么當溫度變化20OC時，電流的輸出就會下降1.47%,下降的電流會直接導致LED輸出光通量的下降。LED輸出光通量與輸入電流呈線性關系，在此溫度變化的幅度內，燈具的光通量也將下降1.47%.

LED光源的穩定性

LED光源是半導體器件，對溫度十分敏感。測試中必須考慮LED光源光通量受環境溫度的影響，這是影響整燈性能一個非常重要的方面。通常從半導體器件的溫度特性可以得到光發射強度與溫度的關系：

I=I0exp

這里T1為特征溫度，對于采用GaInN/GaN量子阱有源層的藍光LED器件，其特征溫度T1=1600K.

對于藍色芯片加黃色熒光粉的白光LED器件，由于器件的性能還受熒光粉、填充膠等材料的影響，其溫度特性就會偏離上述理論公式。在一般情況下，白光的光輸出變化隨溫度的變化的關系大致為Φ-1dΦ/dT=-0.2%K-1,也即是說光通量的輸出隨溫度的升高以每10度2%的速率下降。然而對于不同的芯片以及不同的封裝工藝與材料，上述參數也會發生變化。

實驗中對國內外2種不同的LED器件進行了輸出光通量與結溫關系的測試，結果如圖所示。

圖不同白光LED件的光輸出與節溫的關系

對于樣品A,其白光的光輸出變化隨溫度的變化的關系為Φ-1dΦ/dT=-0.22%K-1,對于樣品B,上式變為Φ-1dΦ/dT=-0.30%K-1,也即溫度每升高10度光通量下降3%.因此在測量期間如溫差超過20℃，會使LED燈具的光通量測試產生5%左右量級的誤差。

由此可見在進行耗時較長的光衰測試時，必須將溫度的影響考慮在內，并根據實測的溫度進行相應的修正。反之，若是在夏天開始測試，而在冬天結束，則衰減會大大減小，甚至會出現光輸出的增加。

測試設備的影響

目前所用路面測試設備，通常都為照度計或亮度計，這些儀器的探頭是決定光參數測試準確度的核心，一般的光敏元件都有其固有的相對光譜靈敏度曲線，而理想的光譜靈敏度曲線應該是與CIE1931人眼的光視光效函數即V曲線完全吻合，只有如此才可能實現精確的光度學測量。但一般光敏器件光譜靈敏度曲線與CIE1931V曲線相差很大，因而需要加上一系列的濾色片來進行校準，由此也就產生了光譜響應誤差f1.

根據CIE69-1987和中國JJG245-2005照度計量檢定規程，不同等級的光度探頭/光度計的分級技術指標要求見表1.

對于一般企業的測試設備，大都為一級精度，其V失匹配誤差f1達6%,因此各自光色不同的LED路燈也就必然會由此失配造成一定的測量誤差。由于f1描述的是探頭的最大誤差，并非在所有波長范圍內都是這一數值，最后光度測量的總誤差一般應小于此值。

設在某一波長，探頭的V失匹配誤差為f1，造成的光度測量的總誤差為：

λ為被測光源在波長λ處的光強度，由于白光LED的發射譜主要集中于黃綠色和藍色兩個主要波段，其中黃色光對光通量的影響最大，因此探頭在這一波長范圍的失配誤差就對LED光度測量的精度尤為重要。

另外，光電探頭的溫度系數在此的影響是最不容忽略的，根據中國JJG245-2005照度計量檢定規程，即使是采用標準級的探頭，其溫度系數為0.2%,這也就意味著在時間跨度為2000小時的測試期間，在環境溫度的變化為20℃的條件下，只此一項也會使LED燈具的光通量測試產生4%的誤差。

為系統研究照度計的溫度特性，我們分別對某公司生產一級品照度計的光探頭和整體照度計進行了溫度特性測試實驗，其結果分別為下圖中E1和E2兩條曲線。

以20oC為起始溫度，圖中E1曲線顯示光度探測頭的溫度特性，它包括V修正濾波器、余弦較正玻璃、表頭電阻和硅光電池，這部分隨溫度的上升而輸出信號的下降速率為0.062%K-1.E2曲線顯示了探測頭再加上照度計后面A/D轉換電路、顯示電路部分在內的整體照度計的溫度特性,整體照度計隨溫度使照度下降速率為0.374%K-1,可以看出后面A/D轉換和顯示部分的受溫度變化給照度值帶來影響更大。以本照度計進行測試，20oC的溫差時，帶來的測量誤差為7.48%.

測試方法的影響