一种LED光源高温长期光通维持率检测方法与流程

文档序号:12010221阅读:571来源:国知局
一种LED光源高温长期光通维持率检测方法与流程
本发明涉及一种LED光源寿命检测方法,特别是一种LED光源高温长期光通维持率检测方法。

背景技术:
LED由于具有体积小、耗电量低、坚固耐用、使用寿命长、安全低电压、低热量、环保等优点,正在冲击着传统照明市场,各个国家也都实施了大量的优惠政策进行大力的推广。然而LED灯具的实际使用寿命,一直是业界所关注的重中之重,也是LED在实际推广中的决定性所在;由于LED灯具种类繁多,加之寿命测试时间周期较长(测试时间至少为6000小时),如果要对每个型号的LED灯具进行寿命的测试,其成本是相当高的。为此北美照明工程协会(IESNA)研究并发表了IESLM-80和IESTM-21两份标准,LM-80指出了一种LED光源光通维持率的验证方法(6000-10000小时),而TM-21则是基于LM-80的测试数据对LED的更长期的寿命进行推算(3万小时乃至更长时间)。决定LED光衰的决定因素是LED芯片的结温,LM-80测试所用的三个Ts(外壳温度,LED封装光源接触点上的温度)温度点(55℃、85℃、第三个由制造商选择),基本上可以涵盖LED的实际使用情况,只要LED在实际灯具中的实测Ts值,便可推算灯具的使用的光通维持率。但由于LED被点亮后,温度会急剧升高,从而造成表面和周围空气出现巨大温差,在灯具测试过程中LED环境设定温度需控制在(Ts-5)℃内,而LED的壳温变化控制在(Ts-2)℃,如何既能控制LED周围空气温度,又能控制Ts成为该测试中的技术难点。现有的测试温度控制多采用如专利公告号CN102590763B和CN203299341U所述的方法,即在试验箱内安装制冷器或散热风扇,将LED点亮所产生的热量随空气排出试验箱,再完全由温度控制系统提供热能使试验箱内部温度控制在测试所需范围内。由于老化测试时间长(通常在6000小时左右),如果采取主动式散热结构,如制冷器或风扇散热,一旦散热结构在测试过程中停止运转,试验箱内温度将由于LED点亮所产生的热量无法排出,导致Ts急剧升高,烧坏LED光源使测试失败;又由于主动式散热结构需不停转散热,而LED点亮所产生的热量又未能被有效利用,传统试验箱每立方米的设备额度功率需15kw,整个测试过程成本与耗能巨大。

技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是提供一种检测过程更为稳定,且环保节能的LED光源高温长期光通维持率检测装置和方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种LED光源高温长期光通维持率检测装置,其结构包括试验箱、供电控制器、LED温度测试仪、寿命测试仪和温度控制系统;所述试验箱内设有测试位,测试位上安装有散热板,所述LED温度测试仪与测试位连接,所述寿命测试仪通过供电控制器与试验箱连接,所述温度控制系统由设置在试验箱内的环境温度检测装置和加热装置组成;检测过程中,所述试验箱呈密闭状态。通过在检测过程中设置密闭试验箱,通过散热板将LED光源测试时所产生的能量辐射至试验箱内从而控制Ts温度,将主动式散热结构转变为被动式散热结构,利用温度控制系统实时控制试验箱内部温度,排除了因现有主动散热结构停转而造成测试失败的可能性,提高了检测装置的可靠性;并且LED点亮所产生的热量能够被保留在试验箱内,温度控制系统在利用LED光源正常工作的热能基础上进行加热工作,除去了散热系统的运作成本,本装置运行所需功率仅需现有设备的1/10~1/3,有效减少测试成本与耗能。作为优选,所述散热板上设有均温板。基于均温板的高导热系数能够将LED光源的热量由点迅速扩散成面,可以有效控制Ts温度,再由散热板将热量快速传递到空气中,使环境温度检测装置能够及时反应试验箱内部温度,加热装置及时调整从而保证环境设定温度与Ts控制在变化范围内,提高检测可靠性。作为优选,所述散热板上设有对流孔或散热片中的一种或两种。对流孔或散热片的设置能使LED光源的热量更快速传递到空气中,使环境温度检测装置能够及时反应试验箱内部温度,加热装置及时调整从而保证环境设定温度与Ts控制在变化范围内,进一步提高检测可靠性。作为优选,所述测试位均匀分布在试验箱内。测试位的均匀分布能使LED光源辐射至试验箱内的热量更为均匀,既可以使Ts更容易控制,由使试验箱内的温度更为均匀加热更易控制。作为优选,所述加热装置均匀分布在试验箱内。在测试位均匀分布的前提下均匀分布加热装置使试验箱内的温度加热更易控制。作为优选,所述寿命测试仪内设有计时芯片。计时芯片的设置使寿命测试仪具有断电保存功能,可以准确记录LED光源的通断时间,不会因为意外断电导致测试准确性,提高了检测可靠性。作为优选,所述试验箱采用绝热材料制成,导热系数小于或等于0.15W/(m·k)。当试验箱导热系数小于或等于0.15W/(m·k)时,试验箱可保证整个测试过程中试验箱处于恒温状态中,减少外围环境为试验箱内测试温度造成影响,也可减少加热装置所产生的能量消耗。作为优选,所述试验箱由固定部与抽拉部组成,所述抽拉部设置在固定部内并通过导轨滑动连接。固定部与抽拉部的设置使试验箱能够适应不同数量及大小的LED光源,当测试数量较少且LED光源较小时,通过靠近固定部与抽拉部以缩小检测空间以减少检测时的能量耗损;当测试数量较多或LED光源较大时,通过拉出抽拉部以扩大检测空间以适应不同种类的测试要求。作为优选,所述固定部与抽拉部间设置有定位件。定位件的设置使测试过程中固定部与抽拉部的位置保持相对固定,使加热过程更易控制,进而提高检测可靠性。一种LED光源高温长期光通维持率检测方法,包括以下步骤:S1)待测件安装:将待测LED光源置入试验箱内安装有散热板的测试位,安装后密闭试验箱,开始测试;S2)环境温度调整:当待测LED光源正常工作后,通过温度控制系统中的环境温度检测装置检测试验箱内部温度,当内部温度达到稳定后,温度控制系统中的加热装置开始工作,逐步加热检测试验箱内部温度至环境设定温度;S3)待测件老化:环境温度调整后,在设定老化时间内维持该环境设定温度;S4)光通维持率测试:当设定老化时间到达后,从试验箱中取出待测LED光源,进行光通维持率测试。检测过程中,所述试验箱呈密闭状态。通过在检测过程中设置密闭试验箱,通过散热板将LED光源测试时所产生的能量辐射至试验箱内从而控制Ts温度,将主动式散热结构转变为被动式散热结构,利用温度控制系统实时控制试验箱内部温度,排除了因现有主动散热结构停转而造成测试失败的可能性,提高了检测过程的可靠性;并且LED点亮所产生的热量能够被保留在试验箱内,温度控制系统在利用LED光源正常工作的热能基础上进行加热工作,除去了散热系统的运作成本,运行所需功率仅需现有方法的1/10~1/3,有效减少测试成本与耗能。作为优选,所述步骤S1中,待测LED光源通过均温板与散热板连接。基于均温板的高导热系数能够将LED光源的热量由点迅速扩散成面,可以有效控制Ts温度,再由散热板将热量快速传递到空气中,使环境温度检测装置能够及时反应试验箱内部温度,加热装置及时调整从而保证环境设定温度与Ts控制在变化范围内,提高检测可靠性。作为优选,所述步骤S3中,通过LED温度测试仪检测待测LED光源外壳温度,当待测LED光源外壳温度低于外壳设定温度时,标记该待测LED光源为异常,通过异常率控制待测件老化过程。LED温度测试仪的设置,增加了测试过程中对待测LED光源的点亮监测功能,能及时反应LED光源的工作状态,可以通过异常率控制测试进行;并可以排除步骤S4中非正常工作LED光源对测试的影响,提高光通维持率测试的准确性。作为优选,当异常率大于等于30%时,退出检测。当异常率大于等于30%时,测试环境不符测试要求的可能性增大,应及时停止检测进行环境测试检查。作为优选,所述步骤S2中逐步加热检测试验箱内部温度至环境设定温度,首先进行正向加热,等额增加加热装置功率,直至试验箱内部温度等于或超过环境设定温度,若试验箱内部温度等于环境设定温度,停止增加功率;若试验箱内部温度超过环境设定温度,取最后功率作为上限端点,取初始功率与最后功率间任一功率作为下限端点,通过二分法调整功率,直到试验箱内部温度等于环境设定温度。首次输入低功率后正向加热,可防止因功率过高导致试验箱温度陡增烧坏待测件;因加热装置功率与试验箱内温度呈类线形增加关系,等额增加加热装置功率使温度调整过程更易控制;通过二分法调整既可精准确定加热装置输入功率,又可快速进行试验箱内温度调整。作为优选,所述步骤S3中维持该环境设定温度,当试验箱内部温度低于环境设定温度时,等额增加加热装置功率,直至试验箱内部温度等于或超过环境设定温度,若试验箱内部温度等于环境设定温度,停止增加功率;若试验箱内部温度超过环境设定温度,取最后功率作为上限端点,取初始功率与最后功率间任一功率作为下限端点,通过二分法调整功率,直到试验箱内部温度等于环境设定温度;当试验箱内部温度高于环境设定温度时,取最后功率作为上限端点,取初始功率与最后功率间任一功率作为下限端点,通过二分法调整功率,直到试验箱内部温度等于环境设定温度。通过二分法调整既可精准确定加热装置输入功率,又可快速进行试验箱内温度调整,使试验箱内温度维持在变动范围内。作为优选,二分法调整过程中,取最后功率的前一次功率作为下限端点。取最后功率的前一次功率作为下限端点可使调整过程更快速,并使试验箱内温度浮动更小。作为优选,所述待测LED光源在测试过程中,正常工作外壳温度分别设定为55℃、85℃及105℃。105℃的选取满足LED光源实际工作状态,在保证LED光源正常工作的情况下加快老化测试进程。作为优选,所述步骤S2中,加热装置的初始功率为1kw,等额增加功率为0.5kw。初始功率为1kw时,试验箱内温度较为接近55℃,而85℃及105℃分布在3.5kw与5kw附近,等额增加功率为0.5kw可以使试验箱内温度调整更为准确快速。本发明同现有技术相比具有以下优点及效果:1、将主动式散热结构转变为被动式散热结构,利用温度控制系统实时控制试验箱内部温度,排除了因现有主动散热结构停转而造成测试失败的可能性,提高了检测装置的可靠性;2、温度控制系统在利用LED光源正常工作的热能基础上进行加热工作,除去了散热系统的运作成本,本装置运行所需功率仅需现有设备方法的1/10~1/3,有效减少测试成本与耗能;3、优化了温度调整方法,使试验箱内部温度更易控制,可快速进行试验箱内温度调整,使试验箱内温度维持在变动范围内,通过控制LED周围空气温度控制Ts;4、对检测过程进行实时监测,可即时监测待测LED光源发光状态及电源通断状态,提高了光通维持率测试的准确性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的横截面剖视图。图2为本发明未拉伸的纵截面剖视图。图3为本发明拉伸后的纵截面剖视图。图4为本发明测试位的结构示意图。图5为本发明散热板的结构示意图。标号说明:待测LED光源0试验箱1散热板11对流孔111散热片112均温板12固定部13抽拉部14把手141导轨15凸块151限位孔152控制键153供电控制器2LED温度测试仪3寿命测试仪4温度控制系统5加热装置51具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。实施例1:如图1所示,本实施例由试验箱1、供电控制器2、LED温度测试仪3、寿命测试仪4和温度控制系统5组成,试验箱1由固定部13和抽拉部14组成,固定部13和抽拉部14内均匀设有测试位,测试位上设置有散热板11,固定部13和抽拉部14间通过导轨15滑动连接,导轨15上设置有凸块151和限位孔152,凸块151可随抽拉部14一同在导轨15上滑动,并可卡紧在限位孔152内从而对固定部13和抽拉部14进行定位,抽拉部14远离固定部13的端面上设置有把手141,把手141上设置有控制键153,控制键153可控制凸块151的凸起高度从而释放凸块151在限位孔152内的卡紧。参考图2与图3,当抽拉部14从固定部13内拉出后,测试用体积可扩展到拉伸前的2倍,测试位也增加了1倍,从而可以适应不同种类的测试要求。参见图1,供电控制器2控制试验箱1的供电通断并连接寿命测试仪4,寿命测试仪4内具有计时芯片用以记录试验箱1内的电源通断时间;LED温度测试仪3与测试位连接,LED温度测试仪3用以检测Ts温度;温度控制系统5由均匀设置在试验箱1内的环境温度检测装置(图中未标注)和加热装置51组成。检测过程中,所述试验箱1呈密闭状态,因试验箱1在测试过程处于恒温状态中,为减少热量流失及外围环境温度的影响,试验箱1由耐高温、高绝热岩棉不锈钢彩钢板制成,内部表面涂有无光泽黑色漆,导热系数为0.15W/(m·k)。如图4和5所示,散热板11上设置有均温板12,待测LED光源0通过均温板12连接在散热板11上,均温板12与散热板11间由锡膏通过回流焊的方式焊接连接,均温板12的导热系数为5000w/(m·k),从而保证待测LED光源0工作时产生的热量可以迅速传导到散热板11上,而大功率LED光源测试所用散热板11材料多为高导热的挤型铝材或铜,且面积要求在13000cm2,保证散热板11上的热量能快速传递到空气中,散热板11上还设置有对流孔111和散热片112帮助散热,从而保证由待测LED光源0、散热板11和均温板12所组成的系统置于试验箱1,能达到待测LED光源0外壳温度变化范围尽量控制在(设定Ts-2)℃、试验箱1内部温度控制在(设定Ts-5)℃内。本实施例测试过程:S1)待测件安装:将待测LED光源0置入试验箱1内安装有散热板11和均温板12的测试位,安装后密闭试验箱1,开始测试,将主动式散热结构转变为散热板11和均温板12被动式散热结构,排除了因现有主动散热结构停转而造成测试失败的可能性;S2)环境温度调整:当待测LED光源0正常工作后,通过温度控制系统5中的环境温度检测装置检测试验箱1内部温度,当内部温度达到稳定后,温度控制系统5中的加热装置51开始工作,如测试所需Ts温度为105℃,则环境设定温度调整为100℃,加热装置51初始输入功率为1kw,然后等额增加功率0.5kw,直至试验箱1内部温度等于或超过100℃,若试验箱1内部温度等于100℃,停止增加功率;若试验箱1内部温度超过100℃,取最后功率作为上限端点一般为5kw,取最后功率的前一次功率作为下限端点即4.5kw,通过二分法寻找环境设定温度所需功率,直到试验箱1内部温度等于100℃;S3)待测件老化:环境温度调整后,在6000小时内维持试验箱1内部温度等于100℃,当试验箱1内部温度低于100℃时,通过步骤S2环境温度调整相同方式调整试验箱1内部温度;当试验箱1内部温度高于100℃时,取最后功率作为上限端点一般为5kw,取最后功率的前一次功率作为下限端点即4.5kw,通过二分法寻找环境设定温度所需功率,直到试验箱1内部温度等于100℃,因整个老化过程测试时间长,而试验箱1内部温度调整时间短,进而对整个老化测试和最终光通维持率测试影响可以忽略;同时在老化过程中,通过LED温度测试仪3监测待测LED光源0外壳温度Ts,当所测得Ts低于(试验箱1内部温度+3)℃时,标记该待测LED光源0为异常,当异常率大于等于30%时,退出检测;S4)光通维持率测试:当6000小时到达后,从试验箱中取出待测LED光源,排除标记为异常的待测LED光源0后,进行光通维持率测试。此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化,均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
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