LED路燈特性長程測試中的誤差分析

1 引言

　　近年來，LED 光源光源

　　光源產品具有LED顯示、體積小、重量輕、易攜帶、電池供電、性能價格比高等特點，直觀快速，是一種使用極其簡單方便的測試工具，產品經過防震防潮處理，可以在野外惡劣環境下長時間工作。

高效、長壽、綠色環保的特點被人們所認識和重視， 同時隨著近10 年來LED技術取得突飛猛進的發展，相關LED 二次光學設計技術的日臻成熟，采用半導體光源替換現有城市道路照明光源已經成為半導體照明領域的一大趨勢，日益受到人們的關注。但要大量推廣LED 路燈，就必須對LED 路燈產品有一個統一的技術標準和測量標準，規定一些強制性的性能指標，以保證產品的性能和質量。從目前LED 路燈產品技術發展的現狀來看，最主要的就是整燈壽命、整燈光效和光衰曲線這幾個關鍵指標。

　　LED 路燈作為一個系統，影響上述性能的因素較多，如電源驅動的特性、光學元件的耐候性、整燈結構的防水防塵性能等都會嚴重地影響系統的光效和壽命，即光用LED 芯片或模組的光學特性并不能完整地描述燈具的性能，因此必須進行整燈的老化測試以取得符合系統實際性能的數據。

　　作為戶外照明產品的LED 路燈，其可靠性就必須進行現場的長程測試，時間跨度往往需要數千小時，而現場的長程測量的精度由于受到環境、測試方法等方面因素的干擾，會與室內實驗室環境的測試結果產生較大的差異。

　　圖1 為檢測部門組織的多家企業提供的不同。LED 路燈在實驗室環境與在戶外場地測試的光衰結果對比。

圖1 LED 路燈實驗室環境與戶外場地環境測試的光衰對比

　　圖1 所示為22 種LED 路燈產品2000 小時的光衰測試數據，從圖中可以看出:

　?、貺ED 路燈在戶外場地測試得到的光衰值都大于實驗室環境下測試的光衰值;

　　②若以實驗室測試為依據，則大部分光衰都在5% 以下，而若以戶外測試為依據，則這批路燈的光衰都明顯偏大，不宜批量生產;

　?、鄄煌窡舢a品所對應的這一測試差別也不同，范圍為5% ～ 15%。

　　由此就給最終用戶對選用LED 路燈產品造成了困難，即究竟應該采用什么方法來檢測，該相信哪組測試數據?

　　目前在各級與LED 路燈相關的標準和規范指標中，都對LED 路燈的光衰做了嚴格的要求，基本都要求連續點亮3000 小時后，路燈光衰不高于2% ;要達到如此高的光衰測試要求，對于各類引起測量誤差的關鍵因素就必須進行分析并作適當的補償。

　　2 影響LED路燈光效測量精度的主要因素

　　對于LED 路燈的期望壽命測量方法，相關的國家標準中給出了LED 路燈的期望壽命測量方法，方法規定在一定的技術規范規定條件下老煉LED 路燈，并在規定的測溫點監測LED 路燈的外殼溫升。每隔100 ～ 300 小時記錄一定距離下LED 路燈燈下點的照度，直至測量到6000 小時。如到6000 小時仍未達到LED 路燈壽命，則可用燈下點照度下降的規律外推出LED 路燈的壽命，即期望壽命。在期望壽命測量和外推計算中，以LED 路燈在1000 小時的發光特性為初始值，外推出的LED 路燈光通量下降到初始值的70% 的時間為期望壽命。

　　由此可見， 對LED 路燈要進行光衰與壽命測試，時間跨度都在3 個月以上。由于測試場地的影響往往需要在路燈安裝現場進行測試，如圖2 所示。

圖2 路燈測試示意圖

　　由此也就必然會遇到測試準確度的判定及干擾因素的消除問題，在此我們先分析一下影響LED 路燈光效測量精度的主要因素。

　　(1) 電源的穩定性

　　在《整體式LED 路燈的測量方法》中對于電源電壓要求為: 在穩定期間，電源電壓應穩定在額定值的± 0. 5% 的范圍內; 測量時，電源電壓應穩定在額定值的± 0. 2% 的范圍內，基波頻率偏差不得大于0. 1% ，諧波失真小于3% ; 壽命試驗的電源電壓應穩定在± 2% 以內。

　　在LED 驅動方面，通常使用恒流驅動，電流的波動就直接影響了LED 的發光通量，為了驗證實際產品的性能，考察了2 家在LED 路燈電源方面進行了專門設計和有著較多使用經驗的電源生產廠家的LED 驅動器，其電流控制精度分別為± 2% 和3%。

　　然而這只是標明的穩態狀況，在此我們更應注意幾個參數: 穩定電流隨外加電壓變化的波動、隨運行時間的慢性漂移以及隨外界溫度變化的穩定性。