LED灯具结温测试系统的使用方法

LED灯具结温测试系统的使用方法

张新光

近年来，随着LED照明技术的不断发展，LED在普通照明中的应用也越来越广泛。采用LED光源的灯具与采用普通光源的灯具有着不同之处，对与普通光源灯具应用已经成熟，在灯具标准中，也有明确的考核要求，但对于LED光源灯具标准中却缺乏结温、热阻等影响性能指标的测量和限制的相关要求。

众所周知，当LED光源应用在普通灯具中时，其工作状态时的结温直接关系到LED寿命和光效，因此，大功率 LED 及其灯具的结温测试,对于LED 的生产和应用都有十分重要的意义。（LED 的结温，本文是指LED应用在灯具中的结温，即LED灯具在正常工作状态下 LED 的PN结的温度。）LED结温的高、低将直接影响到其灯具寿命的长短及其性能优越的评价。因此，我们公司研制出能标定各类LED照明灯具内的LED Vf-Tj的对应曲线的检测装置——LED灯具结温测试系统（见图1），并建立了一套完善的照明灯具内LED实际工作结温和热阻的测试方法，可以用来指导LED灯具生产企业可靠地标出LED热沉上参考点的温度限值。

本文我们将就LED灯具结温测试系统的使用方法进行简单介绍。

图1 LED灯具结温测试系统

首先，是测试前的准备工作。

1、先将LED灯具中认为最有代表性的一颗LED切出来，使其与灯具线路断开，然后选

择LED结温测试系统的其中一组（共四组）焊接到LED两端，我们采用了四线法测

试的方法，有效地避免了回路线形电阻及开关触点等对测试结果的影响，提高了测

试结果的精确度。见图2。

2、在该LED的热沉处（离LED最贴近处的散热片），粘一个热电偶，见图2，热电偶与

LED结温测试系统对应相连。

图2四线法接线

3、使灯具在25℃±2℃的环境下放置足够长时间，使灯具的温度、LED结温、热电偶

温度尽可能的一致。

第二，标定。即Vf-Tj曲线测试。

1、把已经准备好的LED灯具，放入可编程控制的恒温加热箱内，LED灯具结温测试系

统会自动将给定好的温度，经过阶梯式方式对箱体内的LED灯具进行加热。打开电

脑，进入LED灯具Vf-Tj测试系统，如图3，点击Vf-Tj曲线测试，进入参数设定

界面。

图3程序界面

2、参数设置，见图4。根据提示输入测试信息和样品信息，如通道选择、样品编号等。

右边为温度参数，注意T0-起始温度要比加热箱温度低，否则提示出错。T1目标温

度，可以根据具体灯具内LED的结温估算设定，但目标温度和起始温度差值不易过

小，应至少为50℃，以便减小测量电压时带来的误差。阶梯温度和保温时间是相辅

相成的，当阶梯温度设置过高时，保温时间应相应增加，使热电偶处的温度尽可能

接近LED结温。

图4参数设置界面

测试参数为设定源表数据，这里软件已经统一设定好。无须更改。

3、点击确定进入测试界面，见图5。点击开始，系统自动标定；标定过程中，可以切

换查看电压温度Vf-Tj测试曲线和温度时间曲线。

在每一个温度达到保温时间时，由高精度脉冲数字源表给LED一个脉冲电流，这个电流必须足够小，以免在测试过程中引起结温温度变化；但是太小时会引起电压测量不稳定；我们为这个电流设定好了为10mA。然后记录一个LED正向电压降，与温度形成一个电压-温度曲线；LED 结温由于温度变化带来的电压变化是毫伏级的；所以要求测试仪器对电压测量的稳定度必须足够高，连续测量的波动幅度应小于 1mV。所以我们采用了高精度脉冲数字源表，型号：2611A。

图5 Vf-Tj测试

4、Vf-Tj测试完成后，系统自动停止，自动生成Vf-Tj标定曲线文件。

标定结束。

第三，灯具在正常工作条件下，LED结温的测试。

灯具在恒温箱冷却室温后，把灯具和LED结温测试系统（除恒温箱外）一起放入到GB7000.1标准附录D规定的防风罩内，按正常的灯具热试验位置布置好灯具。注意四线法的接线和原来热沉处的热电偶不要脱落。另外，还可以根据灯具热试验要求，在灯具上布置其他热电偶，进行正常热试验。

等一切准备工作做好后，打开电脑，进入测试系统，见图3，点击<产品Vf测试>进入产品Vf测试界面，见图6。

图6 产品Vf测试界面

这里为了测试方便，设置了自动和手动两种方式，然后点击开始，进行测试。

选择自动，就是在测试过程中，当灯具在环境温度下达到热平衡（既热电偶采集温度每小时温度变化不大于1℃）后，高精度脉冲数字源表会给出一个脉冲，10mA的电流（标定时的电流值），读取此时的正向电压降Vf值。由正向压降根据Vf-Tj曲线来反推灯具LED的结温。

选择手动，既在测试过程中，由测试者来判断灯具在环境温度下是否达到热平衡，当认为达到了热平衡，就点击读数，有源表给出脉冲，读取此时LED的正向电压降。

由于测试LED 结温是在工作条件下进行的，各种灯具中LED正常工作电流又有着变化，工作电流与我们标定设定电流不会一致，那么LED从工作电流转换到测试电流（10mA）的过程必须足够快和稳定，Vf 测试的时间也必须足够短,才能保证测试过程不会引起结温的下降或上升。为了解决这个问题，这里我们统一设定为1ms的时间。

第四，输出报告。

当测试完成后，系统会自动输出测试报告，报告包括LED正向压降和反推的LED结温，及Vf-Tj曲线和数据。

在LED灯具中，随LED结温不断升高，LED的失效率会大大增加，而且光衰会加剧、其寿命会缩短；因此，在LED灯具结构设计时，特别是大功率LED灯具设计，灯具散热系统设计是一个非常重要的环节。准确测量LED结温，对LED灯具设计能有效提供有效支持，使

LED灯具更多地体现它的优越性。