LED路燈特性室內(nèi)外長(zhǎng)程測(cè)試中的誤差分析

圖LED開(kāi)關(guān)電源輸出電流的溫度特性

圖是對(duì)一實(shí)際使用的LED路燈電源的溫度特性進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果。從圖可以看出，LED開(kāi)關(guān)電源與環(huán)境溫度變化的關(guān)系為I-1·dI·dT=-0.0736%/K,即溫度上升時(shí)開(kāi)關(guān)電源輸出電流以每10度0.7%的速率下降。由于LED輸出光通量與輸入電流基本呈線性關(guān)系，那么當(dāng)溫度變化20OC時(shí)，電流的輸出就會(huì)下降1.47%,下降的電流會(huì)直接導(dǎo)致LED輸出光通量的下降。LED輸出光通量與輸入電流呈線性關(guān)系，在此溫度變化的幅度內(nèi)，燈具的光通量也將下降1.47%.

LED光源的穩(wěn)定性

LED光源是半導(dǎo)體器件，對(duì)溫度十分敏感。測(cè)試中必須考慮LED光源光通量受環(huán)境溫度的影響，這是影響整燈性能一個(gè)非常重要的方面。通常從半導(dǎo)體器件的溫度特性可以得到光發(fā)射強(qiáng)度與溫度的關(guān)系：

I=I0exp

這里T1為特征溫度，對(duì)于采用GaInN/GaN量子阱有源層的藍(lán)光LED器件，其特征溫度T1=1600K.

對(duì)于藍(lán)色芯片加黃色熒光粉的白光LED器件，由于器件的性能還受熒光粉、填充膠等材料的影響，其溫度特性就會(huì)偏離上述理論公式。在一般情況下，白光的光輸出變化隨溫度的變化的關(guān)系大致為Φ-1dΦ/dT=-0.2%K-1,也即是說(shuō)光通量的輸出隨溫度的升高以每10度2%的速率下降。然而對(duì)于不同的芯片以及不同的封裝工藝與材料，上述參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化。

實(shí)驗(yàn)中對(duì)國(guó)內(nèi)外2種不同的LED器件進(jìn)行了輸出光通量與結(jié)溫關(guān)系的測(cè)試，結(jié)果如圖所示。

圖不同白光LED件的光輸出與節(jié)溫的關(guān)系

對(duì)于樣品A,其白光的光輸出變化隨溫度的變化的關(guān)系為Φ-1dΦ/dT=-0.22%K-1,對(duì)于樣品B,上式變?yōu)棣?1dΦ/dT=-0.30%K-1,也即溫度每升高10度光通量下降3%.因此在測(cè)量期間如溫差超過(guò)20℃，會(huì)使LED燈具的光通量測(cè)試產(chǎn)生5%左右量級(jí)的誤差。

由此可見(jiàn)在進(jìn)行耗時(shí)較長(zhǎng)的光衰測(cè)試時(shí)，必須將溫度的影響考慮在內(nèi)，并根據(jù)實(shí)測(cè)的溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正。反之，若是在夏天開(kāi)始測(cè)試，而在冬天結(jié)束，則衰減會(huì)大大減小，甚至?xí)霈F(xiàn)光輸出的增加。

測(cè)試設(shè)備的影響

目前所用路面測(cè)試設(shè)備，通常都為照度計(jì)或亮度計(jì)，這些儀器的探頭是決定光參數(shù)測(cè)試準(zhǔn)確度的核心，一般的光敏元件都有其固有的相對(duì)光譜靈敏度曲線，而理想的光譜靈敏度曲線應(yīng)該是與CIE1931人眼的光視光效函數(shù)即V曲線完全吻合，只有如此才可能實(shí)現(xiàn)精確的光度學(xué)測(cè)量。但一般光敏器件光譜靈敏度曲線與CIE1931V曲線相差很大，因而需要加上一系列的濾色片來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)，由此也就產(chǎn)生了光譜響應(yīng)誤差f1.

根據(jù)CIE69-1987和中國(guó)JJG245-2005照度計(jì)量檢定規(guī)程，不同等級(jí)的光度探頭/光度計(jì)的分級(jí)技術(shù)指標(biāo)要求見(jiàn)表1.

對(duì)于一般企業(yè)的測(cè)試設(shè)備，大都為一級(jí)精度，其V失匹配誤差f1達(dá)6%,因此各自光色不同的LED路燈也就必然會(huì)由此失配造成一定的測(cè)量誤差。由于f1描述的是探頭的最大誤差，并非在所有波長(zhǎng)范圍內(nèi)都是這一數(shù)值，最后光度測(cè)量的總誤差一般應(yīng)小于此值。

設(shè)在某一波長(zhǎng)，探頭的V失匹配誤差為f1，造成的光度測(cè)量的總誤差為：

λ為被測(cè)光源在波長(zhǎng)λ處的光強(qiáng)度，由于白光LED的發(fā)射譜主要集中于黃綠色和藍(lán)色兩個(gè)主要波段，其中黃色光對(duì)光通量的影響最大，因此探頭在這一波長(zhǎng)范圍的失配誤差就對(duì)LED光度測(cè)量的精度尤為重要。

另外，光電探頭的溫度系數(shù)在此的影響是最不容忽略的，根據(jù)中國(guó)JJG245-2005照度計(jì)量檢定規(guī)程，即使是采用標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的探頭，其溫度系數(shù)為0.2%,這也就意味著在時(shí)間跨度為2000小時(shí)的測(cè)試期間，在環(huán)境溫度的變化為20℃的條件下，只此一項(xiàng)也會(huì)使LED燈具的光通量測(cè)試產(chǎn)生4%的誤差。

為系統(tǒng)研究照度計(jì)的溫度特性，我們分別對(duì)某公司生產(chǎn)一級(jí)品照度計(jì)的光探頭和整體照度計(jì)進(jìn)行了溫度特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果分別為下圖中E1和E2兩條曲線。

以20oC為起始溫度，圖中E1曲線顯示光度探測(cè)頭的溫度特性，它包括V修正濾波器、余弦較正玻璃、表頭電阻和硅光電池，這部分隨溫度的上升而輸出信號(hào)的下降速率為0.062%K-1.E2曲線顯示了探測(cè)頭再加上照度計(jì)后面A/D轉(zhuǎn)換電路、顯示電路部分在內(nèi)的整體照度計(jì)的溫度特性,整體照度計(jì)隨溫度使照度下降速率為0.374%K-1,可以看出后面A/D轉(zhuǎn)換和顯示部分的受溫度變化給照度值帶來(lái)影響更大。以本照度計(jì)進(jìn)行測(cè)試，20oC的溫差時(shí)，帶來(lái)的測(cè)量誤差為7.48%.

測(cè)試方法的影響