一款高精度、低成本的LED老化測試方案

本文所介紹的一種LED照明產(chǎn)品長時間通電老化試驗的方案，主要說明了如何結(jié)合系統(tǒng)中的硬件產(chǎn)品，和主要的監(jiān)控軟件，實現(xiàn)最大程度的發(fā)揮電源在老化系統(tǒng)中的作用，提高多個LED產(chǎn)品老化測試的同時性和自動化性，得到最準確的監(jiān)控數(shù)據(jù)以及最大程度的節(jié)約人力成本的目標。該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到實際的老化試驗中，并將進一步在LED行業(yè)中推廣和應(yīng)用。

　　LED發(fā)光的原理

　　中國LED產(chǎn)業(yè)起步于20世紀70年代。經(jīng)過30多年的發(fā)展，中國LED產(chǎn)業(yè)已初步形成了包括LED外延片的生產(chǎn)、LED芯片的制備、LED芯片的封裝以及LED成品應(yīng)用在內(nèi)的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

　　LED照明的LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復合而發(fā)光。假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復合發(fā)光。除了這種發(fā)光復合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中心介于導帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。

　　市場對LED照明產(chǎn)品的要求

　　LED光源有人稱它為長壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上。因此，要達到這樣的理想狀態(tài)，抗老化能力顯得尤為重要。

　　一、LED照明產(chǎn)品的老化測試

　　LED背光及照明產(chǎn)品的長時間老化試驗是一個非常重要的測試，通過老化測試可以及早發(fā)現(xiàn)LED產(chǎn)品在長期使用中可能產(chǎn)生的光衰、色溫變化、漏電等故障，有利于產(chǎn)品性能的穩(wěn)定。ITECH電源和老化測試軟件主要應(yīng)用于LED背光及照明產(chǎn)品的老化測試。

　　LED照明產(chǎn)品老化測試的結(jié)果和使用的設(shè)備有很大的關(guān)系，老化設(shè)備和LED照明產(chǎn)品,必須保證在充分散熱的情況下，確定最佳的老化時間，通過老化系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)，進行分析對比，以得到最精準的測試數(shù)據(jù)，從而達到生產(chǎn)和試驗的目的。

　　二、LED老化測試中應(yīng)用的電源和老化系統(tǒng)應(yīng)具備的特點

　　由于LED的工作電流非常特殊，故需要有專業(yè)的測試系統(tǒng)才能得到可靠的數(shù)據(jù)。總體上，在LED老化測試中應(yīng)用的電源和老化系統(tǒng)應(yīng)具備如下特點：

　　1、高功率比的數(shù)控直流電源供應(yīng)器，有寬廣的電壓電流使用率，應(yīng)用范圍廣泛；

　　2、可自動控制電壓及電流的變化率，最大可能的降低成本；

　　3、高精度及高分辨率；

　　4、低噪聲及紋波；

　　5、盡量小的體積，節(jié)約空間；

　　三、LED老化測試系統(tǒng)的搭建

　　LED老化測試系統(tǒng)，由直流電源與控制軟件搭建而成，具體如下圖所示：

圖1 Fig1多路IT6720結(jié)合IT9100軟件對LED老化測試圖

　　注：上圖中使用的電源型號為ITECHIT6720，老化控制軟件型號為ITECH IT9100

　　下圖是使用該測試系統(tǒng)在老化測試過程中，用戶觀察到的界面截圖：

圖2 Fig2IT9100軟件對LED老化的監(jiān)測界面圖

　　在此界面中，可以同時觀測到16*32個通道的LED照明或背光產(chǎn)品的老化。總共分為16組，每組可達32個通道，并用數(shù)組表示。界面上每個方塊代表一個通道，當該通道配置時，該通道方塊呈灰色。用顏色來區(qū)分不同的運行狀態(tài)，能使用戶在使用過程中更加清晰、簡便、快速的觀測到任何細微的變化。通常來說，為了符合人們的習慣，不同顏色所表示的功能如下：　　灰色：已配置或運行停止

　　黃色：通訊失敗

　　紅色：運行發(fā)生錯誤

　　綠色：通訊及運行都很正常

　　四、選用此LED老化測試方案的優(yōu)勢

　　選用靈活配比的電源,結(jié)合支持多通道的老化監(jiān)控軟件，可實現(xiàn)同時對上百個LED的老化監(jiān)控測試。

　　這個方案的優(yōu)勢在于：

　　1）電源體積小巧、標準，可以放置在標準的儀器柜上，搭置老化系統(tǒng)可以根據(jù)實際情況，容易設(shè)計和擺放。避免了特殊定制老化測試系統(tǒng)柜的繁雜工作；

　　2）使用的可編程電源，操作方便，并且具有高精確度、穩(wěn)定性強的特點；

　　3）智能風扇控制，噪音小；

　　4）可以通過軟件，批量設(shè)定老化的值并可以檢測每一個LED照明產(chǎn)品的工作狀態(tài)；

　　5）在老化試驗臺長時間持續(xù)工作的時候，一般為72H,無需有值班人員守候；

　　6）利用監(jiān)控軟件，可以自動記錄數(shù)據(jù)，便于分析；

　　7）價格合理，搭建簡單，未來的可擴展性強，非常適合此領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　五、結(jié)論

　　LED發(fā)光的特性，對LED照明產(chǎn)品老化測試的方案提出了特殊要求。上文中介紹的LED老化測試方案，可廣泛應(yīng)用于LED照明以及背光產(chǎn)品的老化測試，并且表現(xiàn)堪稱完美。選擇專業(yè)應(yīng)用于LED行業(yè)的電源及控制軟件，搭建上述測試系統(tǒng)，可得到最為精準、有效地數(shù)據(jù)。