近年來,隨著led技術的持續發展,大功率半導體照明器件在近年來得到了飛速的發展,特別是白光功率和光效不斷提高,LED逐步進入照明領域,引發了一場新的照明技術領域的革命。LED經過不同方式排列組合和光學設計,形成了各式各樣的 LED照明產品,而LED照明產品的研究、開發在我國正如火如荼的進行,LED照明產品的性能水平也在逐步提高。在采用正確試驗方法的前提下,準確測量LED照明產品的光電色性能參數是科學評價產品性能、質量現狀和發展趨勢的基礎。針對LED照明產品光電色性能檢測現狀,筆者結合所在中心在檢測LED產品工作中的積累,對LED照明產品光電色性能的檢測方法做了梳理和總結。
一、LED照明產品性能指標的一般評價
1.LED照明產品的分類
目前LED照明產品主要可分為LED照明燈具(例如:LED道路燈具、LED投光燈具、嵌入式 LED燈具、LED隧道燈具、LED裝飾燈具、LED臺燈)和傳統照明光源替代品LED燈(例如:自鎮流LED燈、MR16、PAR燈、直管形LED熒光燈T8/T12等)。LED照明燈具是包括基于LED發光元件和匹配的驅動器,配光部件、固定和保護發光元件的部件以及將器具連接到分支電路部件的完整照明器具。照明用LED燈又可分為非整體式 LED 燈和整體式LED燈兩類[10]。
非整體式LED燈包含有LED陣列(模塊)或者LED封裝(元件)和標準燈頭以及其他光度、熱學、機械和電氣元件的組件。該LED燈需安裝在有標準燈座和LED驅動器的燈具內使用。該LED燈不能直接與分支電路連接。
整體式 LED 燈包含有LED 陣列(模塊)或LED封裝(元件)、LED 驅動器、標準燈頭以及其他光度、熱學、機械和電氣元件的整體組合。該LED燈可直接安裝在標準化的燈座上使用,它能直接與分支電路連接。LED燈與LED照明燈具的最大區別是LED燈需安裝在標準燈座內使用。
2.LED照明燈具與傳統光源燈具的差異
目前LED照明燈具與傳統光源燈具在諸多方面存在著不同。首先,傳統光源燈具的壽命可以通過替換損壞的光源、燈的控制裝置來滿足要求,所以一般不評價傳統光源燈具的壽命。LED照明燈具是LED光源與燈具外殼一體的,目前LED照明燈具的壽命與 LED光源本身壽命、LED驅動器以及燈具提供給LED的環境等諸多因素有關。對不同的LED燈具,其壽命只有通過相關的壽命特性評價才能確定。
其次,與傳統光源燈具不同,LED照明燈具是使用多個LED光源或模塊發光體組成并發光的,LED燈具中的發光體之間存在顏色差異性,需要使用色空間均勻度評價來評價LED燈具顏色的空間分布情況,評價 LED燈具存在的不同觀察角顏色差異。
再次,傳統照明光源可單獨進行光度測試,光度測量時可以使用相對法。由于LED燈具一體化和LED光源對溫度極其敏感的特點,不適宜將LED光源從燈具內分離出來單獨測量,光度測量時應采用絕對法對LED燈具整體進行光度測試。
第四,傳統照明燈具用燈具效率來評價,而LED燈具使用能效或光效來評價。
[$page] 3.LED照明產品性能指標的一般評價
照明產品性能指標的一般評價內容主要包含:光特性;電特性、顏色特性、熱特性、壽命特性、可靠性等。目前評價LED照明產品性能指標主要包含有以下幾方面:
(1)光特性主要包括:光強分布、初始輸出能效(光效)/光通量、光強/照度;
(2)電特性主要包括:燈功率、功率因數;
(3)顏色特性主要包括:相關色溫、顯色指數、色品坐標、色品容差、主波長(單色)、顏色分布不均勻性和色空間均勻度;
(4)熱特性主要包括熱阻和結溫;
(5)壽命特性主要包括開關次數試驗、壽命/加速壽命試驗、流明維持率(光通量維持率)/光強維持率(反光杯式MR16或PAR燈);
(6)可靠性試驗。
二、LED照明產品光電色性能的檢測方法
由于目前關于LED照明產品的熱特性、壽命特性和可靠性的相關標準正在研討和起草中,所以本文重點討論LED照明產品光電色性能的檢測方法。下面分LED照明燈具和LED燈兩大系列來討論。
1.LED照明產品測試環境和物理條件
LED照明產品往往都有光學部件,所以要在相對干凈的環境中儲存和試驗,產品上的透鏡要干凈沒有手印。試驗的環境不能有過分的震動和沖擊,減小空氣對流。由于LED照明產品性能參數對溫度較為敏感,在試驗中周圍環境空氣溫度和濕度應滿足對應標準中規定的環境要求。環境溫度為25℃±1℃(開關壽命試驗為5℃±5℃ )最大相對濕度為65%,無對流風。產品的工作姿態應按照制造商規定的工作姿態或實際使用姿態,以免不當的工作姿態影響散熱,進而影響光電參數。LED照明產品需要足夠長的時間達到溫度平衡。一般LED燈需穩定30分鐘,大型LED照明燈具需2小時以上達到溫度平衡。溫度平衡的判斷原則:15分鐘內照度變化小于0.5%即可認為達到了溫度平衡。
2.LED照明燈具的光電色性能檢測
LED照明燈具的光電色性能主要參數包括:燈具總功率、功率因數、