led灯具检测方法关键缺陷及改善策略

　　（4）照明LED 结温测量及利用Vf—TJ 关系曲线指导光、色、电参数的测量

　　得到被测 LED 的Vf—TJ 的曲线后，最重要的是用于定结温条件下的光、色、电参数测量。检测系统见图1。把被测LED 固定到带控温/恒温基座的积分球内，给LED 通以工作电流，给LED 燃点15～20 分钟基本达到稳定后，快速切换到测量电流（即前面标定Vf—TJ 曲线的测量电流）用数毫秒时间快速测定被测LED的正向电压Vf，通过与Vf—TJ 曲线中设定结温值对应的Vf 比较，如与目标值有差异，控制程序将自动调整恒温基座的温度来使LED的正向电压Vf达到目标结温值对应的结电压。在快速测定Vf 后，装置将自动回复使LED 通以工作电流的状态。当被测LED 在通过工作电流的情况下，其结温达到目标值（即达到目标结温值对应的Vf 值）且热平衡后，系统将自动启动光谱仪测量光、色参数同时读取其电参数。

　　上述测量方法最明显的优点是，在LED 实际的应用中，只要照明器具中LED工作在目标结温值附近，用这一方法参数有很好的模拟性，也使它的这些所测量的参数变得有意义，并且其光、色、电参数也具有很好的测量结果的重现性。

　　图1 LED 结温测量及利用Vf—TJ 曲线在设定结温条件下的光、色、电参数测量系统。

　　三、 LED 进入照明器具后结温的测量

　　1、LED 进入照明器具后结温控制和测量的必要性

　　LED 应用到照明器具中时，人们普遍希望具有几万小时的使用寿命，但是要测量采用LED 的照明器具的光衰减和寿命，按照美国DOE 的LM80 要求往往要化300 天以上的时间（6000h），这在很多工程招标和验收时是无法实施的。

　　结温作为衡量一个 LED 照明器具性能优劣的重要参数，是LED 照明器具在工程应用中可靠性测量的核心要素。如果能准确测量出灯具内LED 的PN 结结温和PN 结到散热器某一指定点的热阻这两个定量的指标，就不仅能衡量采用LED 的照明器具散热特性的优劣，还能定性地知道各种采用LED 的同类照明器具的大致使用寿命，另外还能得知LED 照明器具的光效和其他光参数的测量值是在什么结温条件下测得的，并且能得出照明器具中功率型LED 热沉上的某一点（参考温度点）与结温之间的函数关系，从而指导企业正确地标出热沉参考点的温度限值。

　　2、测量方法介绍

　　目前国内外对 LED 的PN 结的结温，只能进行单个LED 或者单个LED 摸块的结温和热阻的测量，还没有完整的对照明器具内LED 实际工作结温和热阻的测量方法，下面介绍一种完整的对照明器具内LED 实际工作结温和热阻的测量方法。

　　1）Vf-TJ 曲线标定

　　（1）将照明器具内LED 矩阵中间的某一串联LED 组中处于或者接近中间部位的一颗LED 作为被测LED，按图2 电路连接，在这一颗LED 的热沉（LED 自身所带的小散热器）上粘上一个热电偶。使灯具在25℃±2℃的环境下放置6～12 小时（视所测灯具的体积大小确定放置时间），然后给图2 中的被测LED 通上一支测量电流If，If 视被测LED 的功率大小可在2mA～50 mA 范围选定。通电测量时间为0.005S～2S，在此期间连续测量被测LED 的正向电压降Vf 可得出如图3 所示曲线。从该曲线上可得出该照明器具内被测LED 在通过某一恒定的测量电流时，在单位的测量时间Δt 内Vf 下降的数值ΔVf。该数值留作下述检测过程作为测量电流引起的Vf 变化的修正量。当测量时间小于3ms 并且测量电流比较小时，可以不引入修正量。

　　图 2 LED 的灯具中LED 矩阵某一串LED 组的测量电路连接图

　　图3 在单位的测量时间内通过测量电流时，被测LED 的Vf 下降的数值ΔVf和测量时间Δt 的关系曲线

　　（2）把三个2 刀2 掷转换继电器调到测量位置，把LED 灯具放入一个可编程控制的专用加热箱内，该加热箱采用PID 编程方式，设定阶梯式加温方式对箱体内LED 灯具进行加热。阶梯式加温的控温曲线见图4。图4 中每一阶梯分为恒温时间段和升温时间段，这两个时间段可分别设定，设定范围为1 分钟～30 分钟中的任一值。根据LED 的热沉上粘上的热电偶反映的温度值，并且最终是以图2 电路测量被测LED 的正向电压降稳定时，说明灯具内LED 已达到某一设定点温度的热平衡。当每一个恒温时间段即将结束，开始测量被测LED 的正向电压降Vf，根据实际测量的时间△t，从图3 中得出修正是△Vf。把测得的Vf 值再加上△Vf，得出D1 在该温度下不受测量电流影响的Vf1‘，即Vf1’=Vf1+△Vf，把这一Vf1‘和用热电隅测的温度T1 导入到设定的电脑数据库中，重复这一步骤，可以得出一组经修正的数值。把这一组经修正的数值自动导入数据库，就能生成照明器具内LED 的Vf-TJ 曲线。

　　图 3 加热箱阶梯式加温的控温曲线

　　2）照明器具中LED 热阻的测量

　　把上述在加热箱内已完成 Vf-TJ 关系曲线标定的照明器具取出冷却后，按如下步骤进行LED 热阻的测量。

　　（1） 把该照明器具放入到GB 7000.1 标准附录D 规定的防风罩内，按正常的热试验位置布置好灯具，除了原来已经粘接在被测LED D1 上的热电隅外，还可根据检测委托方要求，在灯具内LED 的散热器的某些指定点甚至灯具外壳上某些点上粘接热电隅，（可以是单个或多个热电隅）。把每一热电隅连接到测温仪上，使照明器具在25℃±1℃条件下放置8 小时。

　　（2） 根据照明器具内LED 控制装置输出给D1 的实测工作电流值，设定测试恒流电源，按图2 电路给D1 通上一个实测工作电流，加热1 分钟～30 分钟，其间每隔1 分钟用原来标定的测量电流对D1 进行一次Vf 的测量，并按Vf-TJ 曲线查出对应的结温值，同时监视热电隅的测量温度，把测量的结温值和监视热电隅的测量温度值自动导入数据库。当测量的Vf 查得的结温与热电隅所测温度达到最大差值时，记录下此时的VfR 值和热电隅的测量的某一点温度值TB。把VfR 值通过Vf-TJ 曲线，得到该D1 即时的结温值TfR。按热阻RAB=（TfR-TB）/P 公式计算出D1 的PN 结到热沉或散热器甚至外壳的热阻值。

　　式中：

　　TFR——是D1 的PN 结结温与热电隅的测量值差达到最大值时D1 的正向电压降Vfa 值再根据Vf-TJ 曲线查得的该时刻LED 的结温。

　　TB——是当测量的Vf 查得的结温与热电隅所测温度达到最大差值时，热电隅测得的该时刻的参考点的测度值（该参考点可以是热沉，也可以是散热器上的某一点，亦可以是灯具外壳散热器上的某一点）。

　　P——被测LED 测热阻时的加热功率，是实测工作电流与结温测量过程被测LED 正向电压降的平均值的乘积。

　　3）照明器具中LED 结温的测量

　　把 LED 照明器具从专用加热箱内取出，本条试验可以和照明器具的热试验同时进行。把采用LED 的照明器具仍放在GB 7000.1 标准的附录D 规定的防风罩内，照明器具处于正常工作位置。把三个2 刀2 掷转换继电器调到工作位置，按GB7000.1 标准中12.4 热试验的要求进行热试验， 通过照明器具内的LED 控制装置把照明