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浅谈照明电器检测技术

2015-09-02 14:06:07来源:论文网浏览:评论:0

  照明行业的发展离不开照明检测技术,照明检测技术是照明行业发展的技术保障。本文介绍了LED灯具检测技术、LED芯片封装缺陷检测技术、闪光型照明装置光度特性的检测技术、道路照明灯具空间光分布测试技术、照明设备多路照度检测控制系统研究、光生物安全测试技术等7种检测技术,突出了照明检测技术对于照明行业发展的重要性。

  1 概述

  检测技术是科技领域的重要组成部分,可以说,科技的发展每一步都离不开检测技术的配合,尤其是极端条件下的检测技术,已成为深化认识、推动科技进步的重要手段。而照明电器检测技术也不例外,照明行业的发展离不开照明检测技术,检测技术是行业研发新产品的技术保障。

  照明行业是永恒的阳光产业,从白炽灯,到荧光灯、高强度气体放电灯、LED,满足了人们对光的基本需求,更创造出了许多美轮美奂的场景,也满足了人们对生活更美好的追求,行业的发展离不开检测技术的作用。节能、高效、环保、安全、高品质等成为照明电器行业的发展方向。照明检测主要包括两种类型:工程产品检测和现场工程检测。1)工程产品检测:当前主要是做灯具和光源的光学性能检测,以及电气安全性能检测。 2)现场工程检测:可分为室内照明检测和室外照明检测。室外照明检测根据实际需要分为体育场(馆)照明检测、道路(包括桥梁)照明检测、机场停机坪照明检测、广场照明检测、城市夜景照明检测等。

  2 照明检测技术

  2.1 LED检测技术

  LED作为一种新型光源应用在照明领域,其结构、特性、应用等,与白炽灯、荧光灯等传统光源相比,均存在很大差别。加之LED照明产品往往存在较复杂的光束分布,可能有一定的空间色度差异,同时LED及LED照明产品的多样性、创新性,LED照明产品生产相关技术的突破发展,新产品的不断涌现,造成目前LED标准、检测、评估等工作的相对滞后,成为影响LED照明产业发展的瓶颈。

  2.1.1 LED灯具检测

  与传统光源(白炽灯、荧光灯)相同,LED灯具产品也需要对其电学参数、光学参数、色度参数、热学参数、寿命、可靠性、安全性等进行测试分析来表征。但由于LED灯具独特的发光特性,单个LED具有点光源特性,使得LED产品的特性与传统光源有较大的差别。当多个LED集成组成光源和灯具产品,多样的结构组合产生更加复杂得光源特性。同时,由于LED灯具独特的整体特性及其复杂的现场环境,其LED光源模块、散热部件和驱动电源等组成部分紧密结合,发光强度分布在长距离测量不能字符的LED和LED luminares光度足够的差异,同时传统的测量条件下的测试的结果,与LED模块进入灯具内的实际工作情况的差异,使得对LED灯具的测试技术提出了更高的要求。众所周知,LED的光电特性与其结温度有密切的关系,同个产品,结温不同测得的光电参数会相差甚远。在LED产品的光电色参数测试中,环境温度、散热器的温度变化都会改变LED的结温,从而影响产品的光学性能。在LED灯具的光度测试中,往往是发光器件与灯具壳件是不可分离,需要一体测试,通常采用绝对光度测量方法。

  2.1.2 LED芯片封装缺陷检测技术

  LED封装工艺是影响LED功能作用的主要因素之一,而目前LED产品的检测技术主要针对封装前半导体参数的检测以及封装完成后LED成品的特性参数检测,而对封装过程缺陷的检测技术较少。从使用角度分析,LED封装过程中产生的缺陷,虽然使用初期并不影响其光电性能,但在以后的使用过程中会逐渐暴露出来并导致器件失效,同时封装缺陷不仅影响LED产品的性能,同时也会增加生产成本,阻碍LED照明产业的发展。目前,在实验检测方面有通过测试引脚式LED支架回路光电流的大小和有无,来反映LED封装工艺中的各个功能状态,从而初步检测出LED芯片缺陷和功能的方法;根据PN结的光生伏特效应原理,利用非接触法的方法检测LED封装过程中产生的缺陷。在生产线上,有利用机器视觉图像定位来LED芯片进行检测,分拣。

  2.2 闪光型照明装置光度特性的检测技术

  闪光型照明装置的指示信号用在固定建筑物、构筑物上的障碍灯,标志直升机场位置的指示灯、航海救生设备中的信号灯,以及快速道路的养路修路设备的指示灯。闪光型照明装置的光度测试技术最终是模似人眼的感光方式,提高感知度。目前,国内的光度测量技术大多是针对持续发光的光源的。对这种快速变化的光源的测试研究的较少。对于闪光型灯具有效光强的测试有两种方法,一采用Blondel-Rey公式方法来评价闪光型灯具的有效光强,二采用波形系数的方法,简化非矩形脉冲的方法来计算有效光强。闪光型灯具光度特性测试系统由闪光光度测试设备和B-平面系统分布广度测角仪组成。

  2.3 道路照明灯具空间光分布测试技术

  道路照明灯具空间光分布是决定道路照明效果的关键性指标,合适的配光分布是提高照明效率的重要手段。通过对道路灯具的光度分布特点的分析,对配光测试方法的研究,应用空间光分布精确测试方法,获得准确的配光数据,指导科学地选择照明灯具,提高照明质量、节约能源、保证交通安全。目前,在国内的道路照明行业中,多数使用照度计采用传统的人工逐点测量的方法来测量路灯照明系统的照度和照度均匀度等数据。目前有开发了车载式道路照明检测系统软件,此软件可实现将两只照度传感器采集的照度值进行求平均值,并可计算出当前测量的路面的照度平均值和照度均匀度。软件还可以绘制出当前测量的路面的适时照度和平均照度的曲线,方便、实用。

  2.4 照明设备多路照度检测控制系统研究

  传统的照明控制系统中,较多的使用普通光传感器结合A/D转换器(ADC)的方案。一是因为光传感器检测到的光信号包含可见光、红外光成分,在设计中要充分考虑到滤除红外光对光传感器检测数据的影响,在设计其要采用分离的器件,使得设计变的相对复杂;二是由于照度的检测范围比较窄,不能实现多路照度检测,使得对同一场所内多个照明设备必须实施分区域控制。目前,开发研制的多路照度检测控制系统照明设备以单片机P87LPC768为控制核心,采用具有I2C总线接口的ISL29004进行照度检测,使用准双向I2C总线缓冲器P82896对I2C总线进行驱动扩展,在简化系统设计的同时实现了多路照度检测以及自动照明控制,实现对多个照明设备进行分区域控制,在节能的同时营造更舒适的照明环境。通过多路照度检测控制系统对大型照明系统的能耗进行测试,剔除掉能耗突出的照明系统方案,从而制定合理照度要求,改善灯具布局,在保证基本照明的前提下,有效的节约能源,为区域的照明设计和节能管理提供参考依据。

  2.5 光生物安全测试技术

  光生物安全性是指光源光辐射对人体的危害性,例如紫外辐射可以引起皮肤癌、白内障等,强激光可以灼伤皮肤、视网膜等。过去对于光辐射对人体造成的伤害并没有详细的测量评估方法,传统的测试手段是评估光波中所包含的紫外或不可见光的含量。而现今科学技术发展,有关LED产品、激光产品的光生物安全性问题越来越受到人们的关注和重视。浙大三色是国内首先开展非相干光源辐射安全测试仪器的研究单位,并已经开发研制成功紫外辐射安全测试设备,除此之外,在LED的光辐射安全测试方面又取得了重大突破。光生物安全测试技术的研究有利于减少光源光辐射对人体的危害性,具有重要的意义。

  结语

  我国照明检测技术已经发展到一定的水平,自行制造的部分照明检测仪器如光度计、照度计等还远销国外。但是由于目前技术还是有限,许多检测仪器还在研发阶段,部分精密检测仪器仍需由国外进口,和国外的检测技术还是有一定差距的。随着照明行业的飞速发展,如何使我国的照明检测技术与我国照明技术的快速发展相适应,如何与国际水平保持一致,是值得深思的问题。

 

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