CN102854446A - Led器件寿命检测方法及检测电路及该检测电路的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED器件寿命检测方法包括以下步骤：建立LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势及LED器件在测试电流的电压变化趋势的曲线图，得出两者的线性关系；提供老化电流至被测试LED器件，当老化时间到，切换至测试电流；此时，检测并记录被测试LED器件两端的电压值；然后，将测试电流重新切换至老化电流，在不同的时间点重复检测；提供多个测试电流重复检测；根据检测到的电压值画出LED器件的电压变化趋势的曲线图；推导出被测试LED器件的光通量变化趋势的曲线图，评估出被测试LED器件的寿命。本发明检测周期短，节省人工成本，在检测过程中减少人为因素对老化检测结果的影响，增加检测的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，具体的说是一种采用电参数测试LED器件寿命的方法及检测电路及该检测电路的应用。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)是一种固态半导体器件，可将电能转换为光能。具有耗电量小、聚光效果好、反应速度快、可控性强、能承受高冲击力、使用寿命长、环保等优点。LED正逐步替代传统光源，成为***光源。
LED器件的生产与研发，其使用寿命的评估是实际生产过程中一道不可避免的工序。目前，行业内实行的LED寿命测试，以时间-光通量的变化为主要参考指标。即，在特定的环境试验箱中，持续或间隔对LED产品通入老化电流（即LED产品正常工作电流，一般为20mA～1000mA），随着时间推移，LED产品的光通量会逐渐下降，当LED产品的光通量下降到初始值的70%所对应的时间，定义为LED产品的寿命。由于LED产品的理论寿命很长，完整的实时测量在生产中无法应用；因此，行业内也制订了一些加速寿命测试的方案，如北美照明协会针对LED产品的测试方法标准：LM80和TM-21，通过3000～6000小时的LED产品光通量变化来推测LED产品使用寿命。检测时间较长，而到目前为止，所有LED产品寿命的测试方案都是只能以检测光通量或亮度等光学参数做为评价依据。
发明内容
鉴于现有技术的问题与缺陷，本发明的其中一目的在于提供一种LED器件寿命检测方法。
本发明的另一目在于提供一种LED器件寿命检测电路
本发明的还一目在于提供一种LED器件寿命检测电路的应用。
为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种LED器件寿命检测方法，包括以下步骤：
a、建立LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势及LED器件在测试电流的电压变化趋势的曲线图，根据该曲线图得出LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势及LED器件在测试电流的电压变化趋势的线性关系；
b、提供一老化电流至被测试LED器件，使被测试LED器件持续点亮老化；当老化时间到，将老化电流切换至测试电流；此时，检测并记录被测试LED器件两端的电压值，完成一次老化-测试周期；然后，将测试电流重新切换至老化电流，在不同的时间点重复上述检测动作；
c、提供多个不同电流值的测试电流重复上述b步骤，对应的检测并记录被测试LED器件两端的电压值；
d、根据检测到的电压值画出被测试LED器件在测试电流的电压变化趋势的曲线图；
e、根据LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势与LED器件在测试电流的电压变化趋势的线性关系推导出被测试LED器件的光通量变化趋势的曲线图，以电压变化趋势与光通量变化趋势最为匹配的一组曲线图为依据，将对应时间点的光通量与被测试LED器件的初始光通量相比，评估出被测试LED器件的寿命。
作为本发明的优选技术方案：所述LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势及LED器件在测试电流的电压变化趋势的线性关系表达为：Φ=k2ln(t)+b、V=k1ln(t)+a；其中，k2=k1。
作为本发明的优选技术方案：所述测试电流为电流密度≤31A/m2对应的电流值。
一种LED器件寿命检测电路，包括LED器件老化测试电路，所述LED器件老化电流输入端还并联的设有测试电流输入端，该老化电流输入端与该测试电流输入端间设有开关切换。
作为本发明的优选技术方案：所述测试电流输入端输入的测试电流为电流密度≤31A/m2对应的电流值
作为本发明的优选技术方案：所述开关为可自动切换的电子开关。
上述检测电路应用于LED照明灯具，该LED照明灯具的电流输入端并联的设有测试电流输入端，LED照明灯具的电流输入端与该测试电流输入端间设有开关切换。
与现有技术相比，本发明检测周期短，节省人工成本，在检测过程中减少人为因素对老化检测结果的影响，增加LED器件寿命检测的精确度。
附图说明
图1为建立的LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势及LED器件在测试电流的电压变化趋势的曲线图。
图2为本发明实施例中LED样品的测试原理图。
图3为本发明实施例中LED样品在0.002mA的测试电流下建立的电压变化趋势曲线图及推导出的光通量变化趋势曲线图。
图4为本发明实施例中LED样品在0.0008mA的测试电流下建立的电压变化趋势曲线图及推导出的光通量变化趋势曲线图。
图5为本发明实施例中LED样品在0.0002mA的测试电流下建立的电压变化趋势曲线图及推导出的光通量变化趋势曲线图。
图6为为本发明中测试电路应用于LED照明灯具的原理图。
具体实施方式
请参阅图1，为建立的LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势及LED器件在测试电流的电压变化趋势的曲线图。
所述“光通量变化趋势”是LED器件在正常工作电流下，不同时间点测试的光参数，中小功率LED器件的正常工作电流一般为10～150mA，大功率LED器件的正常工作电流一般为300～1500mA。
所述测试电流是“极小电流”，“极小电流”指芯片尺寸下电流密度小于31A/m2对应的电流值，电流密度即LED通电电流与LED芯片尺寸的比值。以长宽尺寸为27milx11mil（1mil=25.4um）的芯片来算，所述“极小电流”为电流值≤6μA的电流。
根据LED器件在正常工作电流下，不同时间点的光参数与LED器件在“极小电流”下，不同时间点的电压数据，建立如图1的曲线图；图示中，LED器件在“极小电流”的电压变化曲线和LED器件在正常工作电流下的光通量曲线具有相同的变化趋势，在时间对数坐标下，两者的线性关系分别近似的表达为：V=k1ln(t)+a、Φ=k2ln(t)+b；其中，V是LED器件通入“极小电流”时，其两端的电压值，Φ为LED器件在正常工作电流下的光通量，k1为表示电压线性的直线（图示中位于下方的直线）的斜率、k2为表示光通量线性的直线（图示中位于上方的直线）的斜率，a、b分别为坐标纵截距，ln(t)为对数时间（对应测试次数）。图示中，表示电压线性的直线与表示光通量线性的直线斜度近似一致，因此，k1与k2近似相等。
LED器件在通入“极小电流”后，根据对数时间（或测试次数）、电压值的变化求出对应的k1值；由于k1近似等于k2，代入Φ=k2ln(t)+b，即可以估算出对应时间点的光通量，将对应时间点的光通量与LED器件的初始光通量相比，就可评估出LED器件的寿命（LED产品的光通量下降到初始值的70%所对应的时间，定义为LED产品的寿命）。
请参阅图2，为被测试的LED样品的测试原理图。
在老化测试电路中，LED器件老化电流输入端并联的设置一测试电流输入端，并在老化电流输入端与测试电流输入端间加入可自动转换的电子开关K，电子开关K首先接通老化电路，提供Iburn in（老化电流，即LED器件的正常工作电流）使LED持续点亮老化；当老化时间到，电子开关K将自动切换到测试电路，并提供Itest（测试电流，即极小电流）给LED；其中，Itest≤6μA；此时，检测并记录LED两端的电压值。至此一次老化-测试周期结束。然后，将测试电流重新切换至老化电流，在不同的时间点重复上述检测动作。
上述测试动作需采用多个不同电流值的测试电流重复测试，以建立LED样品在每个测试电流下的电压变化趋势曲线图，推导出光通量变化趋势的曲线图，从而找出电压变化趋势与光通量变化趋势最为匹配的一组曲线图。
请参阅下述列表，为该LED样品（长宽尺寸为27milx11mil）对应不同Itest（测试电流），不同测试时间的VF（正向电压）值：
根据检测到的电压值画出被测试LED器件在测试电流的电压变化趋势的曲线图。
然后，根据LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势与LED器件在测试电流的电压变化趋势的线性关系（V=k1ln(t)+a、Φ=k2ln(t)+b；k1＝k2）推导出被测试LED器件的光通量变化趋势的曲线图，以电压变化趋势与光通量变化趋势最为匹配的一组曲线图为依据，将对应时间点的光通量与被测试LED器件的初始光通量相比，评估出被测试LED器件的寿命。
其中，测试电流为0.006mA以上时，电压变化趋势的曲线图与光通量变化趋势的曲线图匹配不明显。
请参阅图3至图5，分别为测试样品在0.002mA、0.0008mA、0.0002mA的测试电流下建立的电压变化趋势曲线图及推导出的光通量变化趋势曲线图。图3至图5中椭圆内的点均为不匹配点，而当测试电流为0.0008mA时，电压变化趋势的曲线图与光通量变化趋势的曲线图仅有一点不匹配，其它点均符合图1表达的LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势与LED器件在测试电流的电压变化趋势的线性关系。
样品的光通量参数测试表：
上述数据是测试样品采用传统方法测试的光通量数据，与图5中的光通量数据相比，两者测试的光通量数据是相符的。
请参阅图6，LED照明灯具维持稳定的光输出很重要的，在LED照明灯具的电流输入端并联一测试电流输入端，电流输入端与该测试电流输入端间通过自动电子开关K切换；在LED照明灯具工作时，定时加入Itest（测试电流，其中Itest≤6μA）测试出不同时间点对应的电压值，画出电压变化趋势曲线,再由电压与光通量的关系，推断出光衰减程度，然后调节Iop（点亮电流），使光通量维持在一个定值，从而使LED照明灯具的光输出相对稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明所作的等效变化与修改，都被本发明权利要求书的范围所覆盖。
Claims (7)
1.一种LED器件寿命检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、建立LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势及LED器件在测试电流的电压变化趋势的曲线图，根据该曲线图得出LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势及LED器件在测试电流的电压变化趋势的线性关系；
b、提供一老化电流至被测试LED器件，使被测试LED器件持续点亮老化；当老化时间到，将老化电流切换至测试电流；此时，检测并记录被测试LED器件两端的电压值，完成一次老化-测试周期；然后，将测试电流重新切换至老化电流，在不同的时间点重复上述检测动作；
c、提供多个不同电流值的测试电流重复上述b步骤，对应的检测并记录被测试LED器件两端的电压值；
d、根据检测到的电压值画出被测试LED器件在测试电流的电压变化趋势的曲线图；
e、根据LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势与LED器件在测试电流的电压变化趋势的线性关系推导出被测试LED器件的光通量变化趋势的曲线图，以电压变化趋势与光通量变化趋势最为匹配的一组曲线图为依据，将对应时间点的光通量与被测试LED器件的初始光通量相比，评估出被测试LED器件的寿命。
2.根据权利要求1所述的LED器件寿命检测方法，其特征在于：所述LED器件在正常工作电流下的光通量变化趋势及LED器件在测试电流的电压变化趋势的线性关系表达为：Φ=k2ln(t)+b、V=k1ln(t)+a；其中，k2=k1。
3.根据权利要求1所述的LED器件寿命检测方法，其特征在于：所述测试电流为电流密度≤31A/m2对应的电流值。
4.一种LED器件寿命检测电路，包括LED器件老化测试电路，其特征在于：所述LED器件老化电流输入端还并联的设有测试电流输入端，该老化电流输入端与该测试电流输入端间设有开关切换。
5.根据权利要求4所述的LED器件寿命检测电路，其特征在于：所述测试电流输入端输入的测试电流为电流密度≤31A/m2对应的电流值
6.根据权利要求4所述的LED器件寿命检测电路，其特征在于：所述开关为可自动切换的电子开关。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的LED器件寿命检测电路，其特征在于：所述检测电路应用于LED照明灯具，该LED照明灯具的电流输入端并联的设有测试电流输入端，LED照明灯具的电流输入端与该测试电流输入端间设有开关切换。
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