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图2 在单位的测量时间内通过测量电流时,被测LED 的Vf 下降的数值ΔVf和测量时间Δt 的关系曲线

(2)把三个2 刀2 掷转换继电器调到测量位置,把LED 灯具放入一个可编程控制的专用加热箱内,该加热箱采用PID 编程方式,设定阶梯式加温方式对箱体内LED 灯具进行加热。阶梯式加温的控温曲线见图4。图4 中每一阶梯分为恒温时间段和升温时间段,这两个时间段可分别设定,设定范围为1 分钟～30 分钟中的任一值。根据LED 的热沉上粘上的热电偶反映的温度值,并且最终是以图2 电路测量被测LED 的正向电压降稳定时,说明灯具内LED 已达到某一设定点温度的热平衡。当每一个恒温时间段即将结束,开始测量被测LED 的正向电压降Vf,根据实际测量的时间△t,从图3 中得出修正是△Vf。把测得的Vf 值再加上△Vf,得出D1 在该温度下不受测量电流影响的Vf1',即Vf1'=Vf1+△Vf,把这一Vf1'和用热电隅测的温度T1 导入到设定的电脑数据库中,重复这一步骤,可以得出一组经修正的数值。把这一组经修正的数值自动导入数据库,就能生成照明器具内LED 的Vf-TJ 曲线。

图 3 加热箱阶梯式加温的控温曲线

2、照明器具中LED 热阻的测量

把上述在加热箱内已完成 Vf-TJ 关系曲线标定的照明器具取出冷却后,按如下步骤进行LED 热阻的测量。

(1) 把该照明器具放入到GB 7000.1 标准附录D 规定的防风罩内,按正常的热试验位置布置好灯具,除了原来已经粘接在被测LED D1 上的热电隅外,还可根据检测委托方要求,在灯具内LED 的散热器的某些指定点甚至灯具外壳上某些点上粘接热电隅,(可以是单个或多个热电隅)。把每一热电隅连接到测温仪上,使照明器具在25℃±1℃条件下放置8 小时。

(2) 根据照明器具内LED 控制装置输出给D1 的实测工作电流值,设定测试恒流电源,按图2 电路给D1 通上一个实测工作电流,加热1 分钟～30 分钟,其间每隔1 分钟用原来标定的测量电流对D1 进行一次Vf 的测量,并按Vf-TJ 曲线查出对应的结温值,同时监视热电隅的测量温度,把测量的结温值和监视热电隅的测量温度值自动导入数据库。当测量的Vf 查得的结温与热电隅所测温度达到最大差值时,记录下此时的VfR 值和热电隅的测量的某一点温度值TB。把VfR 值通过Vf-TJ 曲线,得到该D1 即时的结温值TfR。按热阻RAB=(TfR-TB)/P 公式计算出D1 的PN 结到热沉或散热器甚至外壳的热阻值。

式中：

TFR——是D1 的PN 结结温与热电隅的测量值差达到最大值时D1 的正向电压降Vfa 值再根据Vf-TJ 曲线查得的该时刻LED 的结温。

TB——是当测量的Vf 查得的结温与热电隅所测温度达到最大差值时,热电隅测得的该时刻的参考点的测度值(该参考点可以是热沉,也可以是散热器上的某一点,亦可以是灯具外壳散热器上的某一点)。

P——被测LED 测热阻时的加热功率,是实测工作电流与结温测量过程被测LED 正向电压降的平均值的乘积。

3、照明器具中LED 结温的测量

把 LED 照明器具从专用加热箱内取出,本条试验可以和照明器具的热试验同时进行。把采用LED 的照明器具仍放在GB 7000.1 标准的附录D 规定的防风罩内,照明器具处于正常工作位置。把三个2 刀2 掷转换继电器调到工作位置,按GB7000.1 标准中12.4 热试验的要求进行热试验, 通过照明器具内的LED 控制装置把照明器具中的LED 矩阵点亮,此时LED 照明器具处于正常工作状态,观察LED 的热沉上粘上的热电偶反映的温度值,当温度值达到热平衡(每小时内温度变化小于1℃)时,把三个2 刀2 掷转换继电器调到测量位置,连续5 次,每次间隔数十毫秒测量出5 个被测LED 的正向电压值,通过电脑和专用函数计算软件,计算出被测LED 在断开工作电流瞬间的正向电压降,并根据上述正向电压降与结温的关系曲线查出LED 照明器具中被测LED 在连续工作至热平衡时的结温值,同时,也可以得到灯具连续工作至热平衡时热沉上参考点的温度值。

四、回顾和总结

对LED 结温的测量和控制,是LED 进入照明领域不可缺少的重要步骤,它使LED 器件与LED 照明器具前后工序有机地结合起来。通过对某一型号LED的Vf—TJ 曲线标定,并利用这一曲线能指导并控制LED 在预定的结温下测量光、色、电参数,使LED 这些参数的测量值更接近于实际应用状态的参数,另外LED的预定结温的确定也给LED 照明器具设计者指明了散热控制的限值。同样通过对照明器具内LED 的Vf—TJ 曲线标定,能测量出照明器具在额定的ta 条件下的LED 结温,这不仅能客观地评价采用LED 器具散热设计的合理与否,而且还能揭示出LED 热沉上参考点温度与结温的函数关系,并进一步得知LED 的PN 结到照明器具上某一点的热阻,从而指导LED 照明器具的生产企业能正确地标明参考点温度的限值,并能在批量生产中,方便地通过测量参考点的温度而基本得知LED 的工作结温。

LED 照明灯具在正常工作时,其散热特性的好坏直接关系到光效,光衰和使用寿命,对应的指标是LED 工作时的PN 结结温及散热的热阻,如果这两个指标做好了,就说明该灯具在效率和使用寿命方面是有保证的,就如对人体的检查,如果验血的指标、彩色CT 的检查及血液造影结果都是好的话,这个人身体一定是健康的。本检验方法的意义就在于,建立了LED 照明灯具“验血和彩色CT 的检查及血液造影仪”及其方法。可以预见,这一方法的确立将是指导 LED 照明器具改进设计、制造环节,使LED 照明器具设计和生产技术走向更高层次的有力推手。

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关键词： LED 照明产品 检测方法 缺陷