led燈具檢測方法關鍵缺陷及改善策略

　　（4）照明LED 結溫測量及利用Vf—TJ 關系曲線指導光、色、電參數的測量

　　得到被測 LED 的Vf—TJ 的曲線后，最重要的是用于定結溫條件下的光、色、電參數測量。檢測系統見圖1。把被測LED 固定到帶控溫/恒溫基座的積分球內，給LED 通以工作電流，給LED 燃點15～20 分鐘基本達到穩定后，快速切換到測量電流（即前面標定Vf—TJ 曲線的測量電流）用數毫秒時間快速測定被測LED的正向電壓Vf，通過與Vf—TJ 曲線中設定結溫值對應的Vf 比較，如與目標值有差異，控制程序將自動調整恒溫基座的溫度來使LED的正向電壓Vf達到目標結溫值對應的結電壓。在快速測定Vf 后，裝置將自動回復使LED 通以工作電流的狀態。當被測LED 在通過工作電流的情況下，其結溫達到目標值（即達到目標結溫值對應的Vf 值）且熱平衡后，系統將自動啟動光譜儀測量光、色參數同時讀取其電參數。

　　上述測量方法最明顯的優點是，在LED 實際的應用中，只要照明器具中LED工作在目標結溫值附近，用這一方法參數有很好的模擬性，也使它的這些所測量的參數變得有意義，并且其光、色、電參數也具有很好的測量結果的重現性。

　　圖1 LED 結溫測量及利用Vf—TJ 曲線在設定結溫條件下的光、色、電參數測量系統。

　　三、 LED 進入照明器具后結溫的測量

　　1、LED 進入照明器具后結溫控制和測量的必要性

　　LED 應用到照明器具中時，人們普遍希望具有幾萬小時的使用壽命，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 天以上的時間（6000h），這在很多工程招標和驗收時是無法實施的。

　　結溫作為衡量一個 LED 照明器具性能優劣的重要參數，是LED 照明器具在工程應用中可靠性測量的核心要素。如果能準確測量出燈具內LED 的PN 結結溫和PN 結到散熱器某一指定點的熱阻這兩個定量的指標，就不僅能衡量采用LED 的照明器具散熱特性的優劣，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的測量值是在什么結溫條件下測得的，并且能得出照明器具中功率型LED 熱沉上的某一點（參考溫度點）與結溫之間的函數關系，從而指導企業正確地標出熱沉參考點的溫度限值。

　　2、測量方法介紹

　　目前國內外對 LED 的PN 結的結溫，只能進行單個LED 或者單個LED 摸塊的結溫和熱阻的測量，還沒有完整的對照明器具內LED 實際工作結溫和熱阻的測量方法，下面介紹一種完整的對照明器具內LED 實際工作結溫和熱阻的測量方法。

　　1）Vf-TJ 曲線標定

　　（1）將照明器具內LED 矩陣中間的某一串聯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）上粘上一個熱電偶。使燈具在25℃±2℃的環境下放置6～12 小時（視所測燈具的體積大小確定放置時間），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。通電測量時間為0.005S～2S，在此期間連續測量被測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被測LED 在通過某一恒定的測量電流時，在單位的測量時間Δt 內Vf 下降的數值ΔVf。該數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。當測量時間小于3ms 并且測量電流比較小時，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 在單位的測量時間內通過測量電流時，被測LED 的Vf 下降的數值ΔVf和測量時間Δt 的關系曲線

　　（2）把三個2 刀2 擲轉換繼電器調到測量位置，把LED 燈具放入一個可編程控制的專用加熱箱內，該加熱箱采用PID 編程方式，設定階梯式加溫方式對箱體內LED 燈具進行加熱。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間段和升溫時間段，這兩個時間段可分別設定，設定范圍為1 分鐘～30 分鐘中的任一值。根據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 的正向電壓降穩定時，說明燈具內LED 已達到某一設定點溫度的熱平衡。當每一個恒溫時間段即將結束，開始測量被測LED 的正向電壓降Vf，根據實際測量的時間△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 導入到設定的電腦數據庫中，重復這一步驟，可以得出一組經修正的數值。把這一組經修正的數值自動導入數據庫，就能生成照明器具內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

　　把上述在加熱箱內已完成 Vf-TJ 關系曲線標定的照明器具取出冷卻后，按如下步驟進行LED 熱阻的測量。

　　（1） 把該照明器具放入到GB 7000.1 標準附錄D 規定的防風罩內，按正常的熱試驗位置布置好燈具，除了原來已經粘接在被測LED D1 上的熱電隅外，還可根據檢測委托方要求，在燈具內LED 的散熱器的某些指定點甚至燈具外殼上某些點上粘接熱電隅，（可以是單個或多個熱電隅）。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。

　　（2） 根據照明器具內LED 控制裝置輸出給D1 的實測工作電流值，設定測試恒流電源，按圖2 電路給D1 通上一個實測工作電流，加熱1 分鐘～30 分鐘，其間每隔1 分鐘用原來標定的測量電流對D1 進行一次Vf 的測量，并按Vf-TJ 曲線查出對應的結溫值，同時監視熱電隅的測量溫度，把測量的結溫值和監視熱電隅的測量溫度值自動導入數據庫。當測量的Vf 查得的結溫與熱電隅所測溫度達到最大差值時，記錄下此時的VfR 值和熱電隅的測量的某一點溫度值TB。把VfR 值通過Vf-TJ 曲線，得到該D1 即時的結溫值TfR。按熱阻RAB=（TfR-TB）/P 公式計算出D1 的PN 結到熱沉或散熱器甚至外殼的熱阻值。

　　式中：

　　TFR——是D1 的PN 結結溫與熱電隅的測量值差達到最大值時D1 的正向電壓降Vfa 值再根據Vf-TJ 曲線查得的該時刻LED 的結溫。

　　TB——是當測量的Vf 查得的結溫與熱電隅所測溫度達到最大差值時，熱電隅測得的該時刻的參考點的測度值（該參考點可以是熱沉，也可以是散熱器上的某一點，亦可以是燈具外殼散熱器上的某一點）。

　　P——被測LED 測熱阻時的加熱功率，是實測工作電流與結溫測量過程被測LED 正向電壓降的平均值的乘積。

　　3）照明器具中LED 結溫的測量

　　把 LED 照明器具從專用加熱箱內取出，本條試驗可以和照明器具的熱試驗同時進行。把采用LED 的照明器具仍放在GB 7000.1 標準的附錄D 規定的防風罩內，照明器具處于正常工作位置。把三個2 刀2 擲轉換繼電器調到工作位置，按GB7000.1 標準中12.4 熱試驗的要求進行熱試驗， 通過照明器具內的LED 控制裝置把照明