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大功率LED品质测试

导读: 半导体照明被国家“十一五”计划作为支持重点,绿色照明、节能照明等新词语已随处可见,而在半导体照明产业中,大功率发光管应该处在绝对引导地位。

                                              文/蔡怡(杭州市质量技术监督检测院)

一、引言

        半导体照明被国家“十一五”计划作为支持重点,绿色照明、节能照明等新词语已随处可见,而在半导体照明产业中,大功率发光管应该处在绝对引导地位。目前国内大功率LED封装的生产厂家风生水起,遍地开花。但事实上大部分LED应用厂家还是采用进口或台湾或国内极少数知名企业的发光管,对国产大功率LED普遍缺乏信任。尤其表现在LED的散热工艺、光度衰减、色度变化、光色一致性等等方面。本文将着重讨论如何通过有效测试手段发现LED存在的质量隐患、如何对LED进行快速有效分光分色来进行光色控制。

二、老化试验

        大家都知道LED尤其大功率LED在初始点亮阶段光度都会有一定的衰减,封装企业为了提供给应用厂家发光稳定的产品或者应用厂家为了获得稳定的LED源材料,通常都会做一些老练试验。当然LED老练试验有多种方式,如常规性老化、过电流冲击破坏性试验等等。

1.多颗管串联老化(图一、图二) 


 
1)  恒压老化电路                                                                         2)  恒流老化电路
 
2.多颗管并联老化(图三)

                                                  (图三)
3.多颗管串并联老化(图四、图五)
 
 

4.单管恒流老化(图六)

 
         比较以上四种老化方式: 1、3种方式中只要有一颗LED出现品质故障,比如LED短路或者断路都会影响别的LED的工作电流参数。第2种方式优于1、3种,任一颗LED特性变化不会影响到别的LED老化参数,但事实上靠电阻限流的方式是不可靠的,电阻本身阻值漂移和LED自身电压特性变化都会严重影响LED参数。显然,第4种单管恒流老化抓住了LED电流工作特性,是最科学的LED老化方式。老化在试验过程中应该是一个非常重要的过程,但在很多企业往往会被忽视,不能进行正确有效的老化,后面对LED本身所进行的包括亮度、波长等所有参数的分析都将不确定。
过电流冲击性老化也是厂家经常使用的一种老化手段,通常使用频率可调、电流可调并且占空比可调的恒流源进行此类老化,以期待短时间内判断LED的品质及预期寿命。

三、光衰试验

        大功率LED的光度衰减(包括光通量衰减、颜色变化等),是衡量LED品质的重要标准,是很多LED生产厂家和LED用户极为关心的问题,故而LED的光度衰减测试在LED品质测试中就显得举足轻重。

        目前厂家一般测试的方法有三种:1.目测,即持续点亮LED,用眼睛观察其亮度及颜色的变化情况。2.光色测试仪器分析,即持续点亮LED过程中,不断取下LED放入光色测试仪器中测试,记录测试结果,最后通过EXCEL等工具绘制测试结果报表。 3.使用专业的光衰测试仪器测量,即将LED放入测试系统中持续点亮,系统实时跟踪并监测LED亮度、颜色变化,自动生成数据报表,为厂家对LED光衰分析提供更为客观更为科学的数据。

四、有效分光分色

        近年来,LED应用产品尤其是半导体照明产品对大功率LED需求越来越旺,同时对LED的品质要求也越来越高,其主要表现在以下几个方面:

        1.正向电压测试:
        正向电压的范围需在电路设计的许可范围内,很多客户设计驱动发光管点亮都以电压方式点亮,正向电压大小直接会影响到电路整体参数的改变,从而会给产品质量带来隐患。另外,对于一些电路功耗有要求的产品,则希望保证同样的发光效率下正向电压越低越好。

       2.反向漏电流测试:
       反向漏电流在加载一定的电压下要低于要求的值,生产过程中由于静电、芯片质量等因素引起LED反向漏电流过高,这会给LED应用产品埋下极大的隐患,在使用一段时间后很容易造成LED死灯。

        3.光通量分档:
        光通量值是LED用户很关心的一个指标,LED应用客户必须要知道自己所使用的LED光通量在哪个范围,这样才能保证自己产品亮度的均匀性和一致性。

       4.主波长分档:
       对于单色光LED来说,主波长是衡量其色参数的重要指标,主波长直接反映人眼对LED光的视觉感受。

      5.色品坐标x,y分档:
      对于白光或者单色光都可以用色品参数来表达LED在哪个色区域,一般都要求四点x,y确定一个色品区域,必须通过一定测试手段保证LED究竟是否落在所要求的四点x,y色品区域内。

      6.相对色温分档:
      对于白光LED色温是表征其颜色行业中用得比较多的一个参数,此参数可直接表征LED色调是偏暖还是偏冷还是正白。

     7.显色指数分档:
      显色指数直接关系到光照射到物体上物体的变色程度,对于LED照明产品这个参数就显得非常重要。目前国内很多厂家通过专业的大功率LED分光分色机进行自动分档。 

五、结束语

      随着科技的不断进步,新光源的不断涌现,为建筑化照明设计提供了非常有利的条件,大功率的LED作为一种新型的照明技术,具有工作电压低、耗电量小、发光效率高、发光响应时间极短、光色纯、结构牢固、抗冲击、耐振动、体积小、成本低等一系列优点,开始为很多人所接受。但是不可否认,目前由于国内大功率LED产业的发展还处在性能的提高阶段和有限应用的初始阶段,其光特征存在光色不均匀等问题,在发光效率、色温及显色指数上有其局限性。所以我们必须通过完善的测试手段,来确保技术研发的顺利进行,提高产品质量,同时也希望我们国家能尽快制定出半导体照明的标准体系,从而能有效规范半导体照明市场。

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