LED照明檢測問題及其平臺建設芻議

伴隨著LED技術和半導體照明產業的快速發展，LED標準體系的建立和檢測技術服務平臺的建設工作也越來越迫切。LED作為一種新型光源應用在照明領域，其結構、特性、應用等，與白熾燈、熒光燈等傳統光源相比，均存在很大差別。加之LED及LED應用產品的多樣性、多變性、創新性，相關技術的突破發展和新產品的不斷涌現，造成目前LED標準、檢測、評估等工作的相對滯后，成為影響LED半導體照明產業發展的瓶頸。

LED半導體照明存在的測試問題

與傳統光源(白熾燈、熒光燈)相同，LED燈具產品也需要對其電學參數、光度參數、色度參數、熱學參數、老化特性、可靠性、安全性等進行測試分析來表征。但由于LED燈具獨特的發光特性，單個LED具有點光源特性，當多個LED集成組成光源和燈具產品，多樣的結構組合產生更加復雜得光源特性。同時，由于LED燈具獨特的整體特性和復雜應用的現場環境，其LED光源模組、散熱機構和驅動電源等組成部分緊密結合，而且不同的LED應用產品的光源分布和配光結構也不相同，加上LED燈具廣泛的應用領域和特異性功能及功能組合。因此不能簡單套用傳統光源的原有標準。但由于目前主要還是借鑒傳統光源的測試方法和技術，使LED半導體照明測試方面出現越來越多的問題。

舉例說明:

1)光強測試:目前LED光強測試主要依據CIE127 Measurement of LEDs。對于平均光強度推薦了兩種測量幾何條件，對于LED頂端和探測器的距離分別是316mm和100mm。但對于高亮度的大功率LED，測量距離r在100mm與316mm之間實測的光強是不一致的。一些專家提出建議取消近場測量或延長測試距離。另外，還需要特別注意測試的方向性、溫度環境等。

2)光通量測試:采用積分球是LED光通量的通用測試方法，但測試實踐和研究報告說明，受到響應時間、環境溫度、LED放置方向、LED燈具尺寸等因素的影響，LED光通量測試將出現較大偏差。例如對于LED路燈、隧道燈等大功率LED燈具，除了采用大尺寸(2米、3米)積分球本身所帶來的誤差，燈具表面溫度、燈具外殼光擾等將進一步影響測試結果，即使側面安裝方式也因為燈具外形的不統一而難以實際性采用。雖然目前開始采用分布式光度計進行總光通量的測試計算，但定標方面存在困難，兩種方法對比測試結果仍有不同程度的差距。

3)結溫測試:由于LED 結溫高低直接影響到LED 出光效率、器件壽命、可靠性、發射波長等。因此對結溫、熱阻等熱學參數的進行快速準確的測試是非常必要的。目前主要的測試方法有紅外熱像儀法、電學參數法、光譜法等。但還沒有制定統一的測試標準。

4)光效測試:光效是LED應用產品節能效果的重要評價指標之一，而LED作用半導體固態照明元件，受溫度等條件的影響非常明顯，目前相關標準對LED應用產品光效測試的初始條件或老化穩定條件要求并不統一，而且對環境溫度、工作溫度等相關參數要求也不明確，因此可比性差，理想值與實際值也存在較大差距。同樣的原因直接影響著能效的測試，也直接關系到合同能源管理(EMC)的有效實施。

5)壽命測試:LED具有長壽命的特點，光衰特性往往又是LED應用產品的重要評價指標之一，但是實際壽命測試過程中所需時間太長。因此需要一種加速老化進行壽命測試的方法，目前主要的加速手段包括電壓加速老化、電流加速老化、溫度加速老化等，但尚無法確定統一的測試規律。

相對于獨立的LED芯片和模組，LED光源和燈具更加復雜和多樣化，同時除了進行實驗室檢測，還需要對不同的LED應用產品進行生產過程中的自動連續測試和使用過程中的現場實時測試，因此面臨一些更加突出的測試問題。

1)整體測試:與白熾燈、熒光燈等傳統燈具相比，許多LED照明燈具例如LED礦燈、LED路燈等，其燈具的特性評價必須進行整體測試，而無法區分光源、燈殼、電源、散熱等不同的部件進行部分測試。而光度參數、熱學參數、電學參數等又是互相關聯、互相影響的，增加了準確測試分析和評價評估的難度。

2)綜合測試:對LED燈具的測試，包括光強、光通量、發光光譜、光強空間分布等光度參數，色溫、色坐標等色度參數，以及電壓、電流、溫度等測試環境參數。目前LED燈具專用測試儀器性能相對單一，一般一臺測試儀器只能完成其中的1-2項。由于待測LED燈具樣品需要多次裝卸，測試周期較長，降低了測試結果的準確性和可靠性，因此需要提高LED燈具綜合特性的測試能力。

3)連續測試:對LED燈具的可靠性、穩定性測試，往往需要進行一定周期內的定時多次測試，以獲得光強-時間特性曲線、光通量-時間特性曲線、色度-時間特性曲線、溫度-時間特性曲線等來對可靠性、穩定性進行綜合測試分析，由于具有測試周期長、測試頻率高的要求，因此需要增加自動化的連續測試手段。

4)現場測試:對于LED顯示屏、LED路燈等戶外使用的LED應用產品，僅僅進行實驗室理想環境下的測試，對產品質量的評價是不夠的。必須增加實際工作環境中的現場實時測試，而現場測試由往往受到使用環境的限制。因此必須研究針對性的現場測試手段，開發實用的現場測試儀器，并制定可行的現場測試流程和照明工程驗收規范。

如上所述，隨著LED半導體照明的技術進步和產業發展，測試問題也越來越突出。因此在政府推動LED產業發展規劃中，研究LED的測試技術，確定LED的測試方法，制訂LED的標準規范，建立LED檢測服務平臺等均是重要內容。

LED半導體照明檢測服務平臺建設

“廣州半導體照明檢測技術服務中心”是廣州市批準建立的首家LED半導體照明專業檢測單位。針對LED測試技術難題，研究院從2003年開始，重點進行LED半導體照明測試技術的研究工作。近來來承擔和完成LED測試直接相關的科技計劃項目近10項，包括2009年廣東省科技計劃項目《LED路燈道路照明現場檢測裝置的研究》，2010年廣東省重大科技專項《廣州市廣東省綠色照明示范城市 》等。通過這些研究工作，總結和掌握了較為完整的LED測試方法，對目前LED和LED燈具所存在的測試問題也有較為清晰的認識，并通過針對性地研發工作，在LED測試方法和測試儀器等方面取得了較好的研究成果。

目前，正在針對LED路燈的測試問題，研究LED路燈實驗室測試和現場測試的關鍵技術，建立LED路燈現場測試環境，采用計算機控制、網絡通信和多傳感器集成，自主開發LED路燈道路照明現場檢測裝置。同時基于測試和相關研究成果，積極組織和參與LED地方標準、測試標準的制訂，加快LED半導體照明產品及其量值的統一化、標準化工作，協助建立地方LED標準體系。

中心同時依托研究院與香港科技園公司穗港合作共建的LED交互檢測服務平臺，該平臺致力于整合穗港兩地科研院所和質檢單位的LED測試設備和資源，提供符合LED國際測試標準的測試條件和環境。采用可授權的交互測試方式，開展LED半導體照明檢測和檢測技術服務。通過“廣州半導體照明檢測技術服務中心”，負責在廣東省內其它地區統一承接和安排LED檢測服務業務。根據測試需求，部分測試項目由香港科技園公司建立的固體照明測試平臺承擔。廣州市科技和信息化局對赴港LED交互測試給與政策指導和優惠措施，在香港科技園公司減30%測試費的基礎上再給50%的測試費補助。創新性的建立一種穗港兩地合作共建科技基礎平臺，利用兩地資源優勢共享開放，構建區域支撐檢測服務體系，聯合統一開展檢測服務的合作新模式。

中心作為LED半導體照明的專業檢測技術公共服務平臺，將充分發揮其公共服務作用，面向政府管理、科學研究、產品開發、生產管理、質量控制、市場營銷、最終應用等半導體照明技術應用的所有環節，為政府管理部門、高校和科研機構、公司企業、用戶單位和個人等提供全面的檢測、評估服務和技術支撐。保障地區LED綠色照明示范工程和應用推廣、廣州亞運會亮化工程等地區半導體照明重點工程的順利進行，促進《廣州市半導體照明產業發展規劃》等地區發展規劃的有效實施，推進廣州市廣東省綠色照明示范城市等專項實施和建設，促進LED半導體照明新興產業的健康有序發展。