LED路灯特性室内外长程测试中的误差分析

1、引言

近年来，LED光源高效、长寿、绿色环保的特点被人们所认识和重视，同时随着近10年来LED技术取得突飞猛进的发展，相关LED二次光学设计技术的日渐成熟，采用半导体光源替换现有城市道路光源已经成为半导体照明领域的一大趋势，日益受到人们的关注。但要大量推广LED路灯，就必须对LED路灯产品有一个统一的技术标准和测量标准，规定一些强制性的性能指标，以保证产品的性能和质量。从目前LED路灯产品技术发展的现状来看，最主要的就是整灯寿命、整灯光效和光衰曲线这几个关键指标。

LED路灯作为一个系统，影响上述性能的因素较多，如电源驱动的特性、光学元件的耐候性、整灯结构的防水防尘性能等都会严重地影响系统的光效和寿命，即光用LED芯片或模组的光学特性并不能完整地描述的性能，因此必须进行整灯的老化测试以取得符合系统实际性能的数据。

作为户外照明产品的LED路灯，其可靠性就必须进行现场的长程测试，时间跨度往往需要数千小时，而现场的长程测量的精度由于受到环境、测试方法等方面因素的干扰，会与室内实验室环境的测试结果产生较大的差异。

图为检测部门组织的多家企业提供的不同LED路灯在实验室环境与在户外场地测试的光衰结果对比。

图所示为22种LED路灯产品2000小时的光衰测试数据，从图中可以看出：

A、LED路灯在户外场地测试得到的光衰值都大于实验室环境下测试的光衰值；

B、若以实验室测试为依据，则大部分光衰都在5%以下，而若以户外测试为依据，则这批路灯的光衰都明显偏大，不宜批量生产；

C、不同路灯产品所对应的这一测试差别也不同，范围为5%-15%.

由此就给最终用户对选用LED路灯产品造成了困难，即究竟应该采用什么方法来检测，该相信哪组测试数据？

目前在各级与LED路灯相关的标准和规范指标中，都对LED路灯的光衰做了严格的要求，基本都要求连续点亮3000小时后，路灯光衰不高于2%;要达到如此高的光衰测试要求，对于各类引起测量误差的关键因素就必须进行分析并作适当的补偿。

2、影响LED路灯光效测量精度的主要因素

对于LED路灯的期望寿命测量方法，相关的国家标准中给出了LED路灯的期望寿命测量方法，方法规定在一定的技术规范规定条件测量LED路灯，并在规定的测温点监测LED路灯的外壳温升。每隔100~300小时记录一定距离下LED路灯灯下点的照度，直至测量到6000小时。如到6000小时仍未达到LED路灯寿命，则可用灯下点照度下降的规律外推出LED路灯的寿命，即期望寿命。在期望寿命测量和外推计算中，以LED路灯在1000小时的发光特性为初始值，外推出的LED路灯光通量下降到初始值的70%的时间为期望寿命。

由此可见，对LED路灯要进行光衰与寿命测试，时间跨度都在3个月以上。由于测试场地的影响往往需要在路灯安装现场进行测试，如图所示。

由此也就必然会遇到测试准确度的判定及干扰因素的消除问题，在此我们先分析一下影响LED路灯光效测量精度的主要因素。

电源的稳定性

在《整体式LED路灯的测量方法》中对于电源电压要求为：在稳定期间，电源电压应稳定在额定值的±0.5%的范围内；测量时，电源电压应稳定在额定值的±0.2%的范围内，基波频率偏差不得大于0.1%,谐波失真小于3%;寿命试验的电源电压应稳定在±2%以内。

在LED驱动方面，通常使用恒流驱动，电流的波动就直接影响了LED的发光通量，为了验证实际产品的性能，考察了2家在LED路灯电源方面进行了专门设计和有着较多使用经验的电源生产厂家的LED驱动器，其电流控制精度分别为±2%和3%.

然而这只是标明的稳态状况，在此我们更应注意几个参数：稳定电流随外加电压变化的灯下测试点波动、随运行时间的慢性漂移以及随外界温度变化的稳定性。

实验室对某公司75WLED开关电源进行测试表明，开关电源输出电流基本不随外加电压的变化而变化，稳定精度达到±0.01%以上，可以忽略其影响。对75W大功率开关电源的老化测试情况来看，经2400小时的老化后，电源输出电流稳定精度达到±0.02%以上，也可以忽略此因素对开关电源输出稳流精度的影响。

我们知道，即使在在南方城市，对于跨度2000小时的测试，环境温差也至少有20oC，这种温度的变化会影响LED开关电源输出电流的变化。