LED燈、光引擎和燈具光通維持率試驗(yàn)檢測技術(shù)研究

光通維持率是評價(jià)LED照明產(chǎn)品壽命與可靠性的核心指標(biāo)，它表征了產(chǎn)品在額定條件下經(jīng)過特定時(shí)間點(diǎn)燃后，其光通量與初始光通量的百分比。該參數(shù)直接反映了產(chǎn)品在壽命周期內(nèi)的光輸出衰減情況，對產(chǎn)品質(zhì)量評估、工程設(shè)計(jì)及消費(fèi)者選購具有至關(guān)重要的指導(dǎo)意義。

一、 檢測項(xiàng)目

光通維持率試驗(yàn)是一個(gè)系統(tǒng)性工程，包含一系列相互關(guān)聯(lián)的檢測項(xiàng)目，旨在全面評估產(chǎn)品的光衰特性。

1. 初始光通量與色參數(shù)測量：在試驗(yàn)開始前，首先需在規(guī)定的環(huán)境條件和電參數(shù)下，測量樣品的初始光通量、相關(guān)色溫、顯色指數(shù)及色品坐標(biāo)。此數(shù)據(jù)將作為計(jì)算光通維持率的基準(zhǔn)。

2. 光通維持率測試：這是核心檢測項(xiàng)目。樣品在規(guī)定的時(shí)間間隔（如1000小時(shí)、3000小時(shí)、6000小時(shí)等）或循環(huán)周期后，再次測量其光通量。光通維持率（Φ）的計(jì)算公式為：Φ = (Φt / Φ0) × 100%，其中Φt為t時(shí)刻的光通量，Φ0為初始光通量。

3. 壽命推算：基于測得的光通維持率隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)點(diǎn)，通過數(shù)學(xué)模型（如指數(shù)衰減模型、多項(xiàng)式擬合等）進(jìn)行曲線擬合，推算出產(chǎn)品光通量衰減至特定百分比（如L70：光通維持率為70%的壽命；L50：光通維持率為50%的壽命）時(shí)所對應(yīng)的時(shí)間，此時(shí)間即為該產(chǎn)品的預(yù)估壽命。

4. 開關(guān)循環(huán)試驗(yàn)：模擬實(shí)際使用中的頻繁開關(guān)狀態(tài)。樣品在特定的通電時(shí)間與斷電時(shí)間周期下循環(huán)工作，檢驗(yàn)開關(guān)沖擊對LED芯片、驅(qū)動(dòng)電源及整體結(jié)構(gòu)的影響，評估其光通維持率的變化。

5. 高溫高濕環(huán)境試驗(yàn)：將樣品置于高溫高濕環(huán)境箱中，在施加額定電壓的條件下進(jìn)行長時(shí)間點(diǎn)燃。此項(xiàng)目主要考核產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下的耐候性，評估濕氣滲透、材料老化、金屬部件氧化等因素對光通維持率的影響。

6. 電參數(shù)監(jiān)測：在整個(gè)試驗(yàn)過程中，持續(xù)或定期監(jiān)測樣品的輸入功率、電流、功率因數(shù)等電參數(shù)，分析其穩(wěn)定性與變化趨勢，以輔助判斷光衰是否由驅(qū)動(dòng)電源的性能劣化所引起。

二、 檢測范圍

本檢測技術(shù)適用于各類以LED為光源的照明產(chǎn)品，具體檢測樣品范圍包括：

1. 集成式LED燈：指不可替換光源的LED燈泡、燈管等，其LED光源與燈具結(jié)構(gòu)為一體式。

2. LED光引擎：包含LED模塊及其所需的電氣、光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械組件，設(shè)計(jì)為一個(gè)可被集成進(jìn)燈具的單元。它是燈具的核心發(fā)光部件。

3. LED燈具：完整的產(chǎn)品，由一個(gè)或多個(gè)LED光源（或光引擎）以及所有設(shè)計(jì)用于分配光線、定位與保護(hù)光源、將光源連接至供電電源所必需的全部部件組成。例如LED投光燈、LED面板燈、LED路燈等。

4. LED模塊：作為一個(gè)獨(dú)立部件進(jìn)行測試的LED組合件，可能帶有底座、熱沉、光學(xué)部件和電氣接口。

三、 標(biāo)準(zhǔn)方法

為確保檢測結(jié)果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性與可比性，試驗(yàn)需嚴(yán)格遵循國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

1. 國際標(biāo)準(zhǔn)：

   • IEC 62612: "Self-ballasted LED-lamps for general lighting services – Performance requirements" 對自鎮(zhèn)流LED燈的性能要求中包含壽命測試方法。

   • IEC 62717: "LED modules for general lighting – Performance requirements" 規(guī)定了普通照明用LED模塊的性能要求，包含光通維持率的測試方法。

   • IES LM-80: "Approved Method: Measuring Luminous Flux and Color Maintenance of LED Packages, Arrays and Modules" 是測量LED封裝、陣列和模塊光通維持與顏色維持的權(quán)威方法，但不對整個(gè)燈具進(jìn)行測試。

   • IES TM-21: "Projecting Long Term Luminous Flux Maintenance of LED Light Sources" 提供了基于LM-80數(shù)據(jù)推算LED光源長期光通維持率的方法。

   • IES TM-28: "Projecting Long-Term Luminous Flux Maintenance of LED Luminaires" 提供了針對完整LED燈具的長期光通維持率推演方法。

2. 中國國家標(biāo)準(zhǔn)：

   • GB/T 24824：對普通照明用LED模塊的測試方法有相應(yīng)規(guī)定。

   • GB/T 29293：對LED燈和LED燈具的可靠性試驗(yàn)方法提供了指導(dǎo)。

   • GB/T 34034：規(guī)定了普通照明用LED產(chǎn)品的光通維持率試驗(yàn)方法，為國內(nèi)主要依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)之一。

   • 各類LED燈具的性能要求國家標(biāo)準(zhǔn)中，均會(huì)引用或規(guī)定相應(yīng)的光通維持率測試方法。

四、 檢測儀器

完成光通維持率試驗(yàn)需要一系列高精度、高穩(wěn)定性的專用檢測設(shè)備。

1. 分布光度計(jì)（配積分球系統(tǒng)）：這是測量光通量的核心設(shè)備。

   • 功能：分布光度計(jì)通過測量光源的空間光強(qiáng)分布，積分計(jì)算得到總光通量，同時(shí)可獲得光束角、光強(qiáng)分布曲線等參數(shù)。對于快速測試，大型積分球與光譜輻射計(jì)結(jié)合，可直接測量樣品的總光通量和光譜功率分布，進(jìn)而計(jì)算色溫、顯色指數(shù)等色參數(shù)。積分球系統(tǒng)通常用于初始和周期性的光通量測量，而分布光度計(jì)更能反映燈具整體的光度性能。

2. 恒溫恒濕試驗(yàn)箱：

   • 功能：提供穩(wěn)定、可控的溫度和濕度環(huán)境，用于進(jìn)行高溫高濕環(huán)境試驗(yàn)。箱體需具備良好的光學(xué)密封性，并留有供電線纜和光輻射測量的觀察窗或端口，確保在控制環(huán)境下對樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)或周期性光測量。

3. 光電測試系統(tǒng)：

   • 功能：通常由直流/交流穩(wěn)壓電源、功率計(jì)、數(shù)據(jù)采集單元等組成。用于為被測樣品提供穩(wěn)定且精確的額定電壓/電流，并實(shí)時(shí)監(jiān)測、記錄其輸入功率、電壓、電流、功率因數(shù)等電參數(shù)。

4. 開關(guān)循環(huán)耐久試驗(yàn)裝置：

   • 功能：一種可編程的自動(dòng)控制設(shè)備，能夠按照預(yù)設(shè)的通電時(shí)間和斷電時(shí)間，對多個(gè)樣品進(jìn)行獨(dú)立的、同步的開關(guān)循環(huán)控制，以模擬實(shí)際使用中的開關(guān)頻率。

5. 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)：

   • 功能：集成控制所有測試設(shè)備，自動(dòng)執(zhí)行測試流程，定時(shí)采集并存儲(chǔ)光度、色度、電參數(shù)及環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)。通過專用軟件對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和圖表化展示，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行壽命推算，生成最終檢測報(bào)告。

綜上所述，LED燈、光引擎和燈具的光通維持率試驗(yàn)是一項(xiàng)綜合性的長期可靠性評估，涉及多項(xiàng)精密檢測項(xiàng)目，需在嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)框架下，利用先進(jìn)的儀器設(shè)備方能獲得準(zhǔn)確、可信的壽命數(shù)據(jù)，為LED照明產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展和市場應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)支撐。