CN103149523A - 基于光电参数自动采集的多应力加速寿命监控测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体照明产品的加速寿命测试监控系统，属于电光源与照明测量技术领域。提供一种基于光电参数自动采集的多应力加速寿命监控测试系统，包括加速老化装置，用以提供样品加速老化的电压应力及温度应力，其包含提供给样品老化的平台；照度自动采集装置，其包含用以对样品的照度实施自动在线采集照度探测器；控制装置，用以控制样品老化的时间及定期自动采集的时间。本发明把加速多应力老化系统和自动采集测试结合起来。在这套系统上，对样品实现温度、电压应力加速老化产品，并对光电参数进行自动采集，监控其维持率的变化。为建立寿命预测模型提供依据。还避免了单个样品人工测量的不确定度及繁琐程度，缩短了常态寿命试验的时间。

Description

基于光电参数自动采集的多应力加速寿命监控测试系统

技术领域

本发明涉及以半导体照明产品（以下简称SSL产品）的加速寿命测试监控系统，以光电参数自动采集、监控测试系统为载体，尤其涉及SSL照明灯泡及灯具的光电测量，属于电光源与照明测量技术领域。

背景技术

SSL产品目前市场上都宣称长寿命，美国能源之星标准规定的SSL产品的寿命至少也需要25000小时，而25000小时的长时间现在无法通过正常点灯老化去验证，需要通过缩短点灯老化时间的方法进行验证，也就是通过施加应力，加速老化，缩短验证时间。

验证其寿命终了的依据是根据美国能源之星标准，测量其70%的光通维持率。目前光源或灯具在老化时，都是常规温度和电压应力进行老化，没有加速老化，且老化到一定时间节点时，都是从老化架上取下，在光学测试设备上测试光电参数，然后再放到老化架上继续老化，这样做，非常烦琐，而且，每次测试位置都有变化，测量不确定度高。

专利申请号为201110435006.8、发明名称为对发光二极管进行光电热老化综合检测的系统及方法，揭示了对发光二极管的发光强度进行自动检测的方法，其是通过对器件的电流和温度应力来加速老化的，由于其偏重于对器件的研究，明显不同于对SSL终端光源或灯具等的照度的实际检测，无法满足对SSL终端产品的研究。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明主要是针对照明灯泡或灯具等终端应用型产品，对成品灯具的照度进行自动检测，通过成品灯具的电压和温度应力来加速老化，偏重于企业生产的灯泡及灯具等终端产品的实际生产及开发的摸底验证。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于光电参数自动采集的多应力加速寿命监控测试系统，包括加速老化装置，用以提供样品加速老化的电压应力及温度应力，其包含提供给样品老化的平台；照度自动采集装置，其包含用以对样品的照度实施自动在线采集照度探测器；控制装置，用以控制样品老化的时间及定期自动采集的时间。

区别于现有技术中常规单一电压应力老化的方式，本发明的电压应力可调，其进一步的方案是：

还包含用以调节电压应力的电压控制装置。

进一步地，所述电压控制装置包括变压器。

进一步地，所述电压控制装置可设置成多路输出。

区别于现有技术中将老化后的SSL样品放到积分球中测光通量以确定其光通维持率的繁杂操作及测试结果由于人为原因存在误差的缺陷，本发明采用照度自动采集分析装置，其进一步的方案是：

照度自动采集装置包含照度监控系统和测试系统终端，照度监控系统在控制端安置，测试系统终端直接安装到每个测试点上。

进一步地，照度监控系统包括主单片机、键盘、软件、显示屏、主通信模块；测试系统终端包括所述照度探测器、子单片机、A/D采样单元、地址编码单元、子通信模块。

进一步地，一台照度监控系统控制多个测试系统终端。

进一步地，所述照度探测器处于样品的中心轴线上，并且照度探测器与被测样品之间的距离可调。

为解决在实际温度加速老化中样品的环境温度不能精确到设定温度范围的问题，本发明进一步的方案是：

所述多应力加速寿命监控测试系统还设置有温度监控装置及辅助加热设备。

通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果如下：

本发明把加速多应力老化系统和自动采集测试结合起来。在这套系统上，对样品实现温度、电压应力加速老化产品，并对光电参数进行自动采集，监控其维持率的变化。为建立寿命预测模型提供依据。还避免了单个样品人工测量的不确定度及繁琐程度，缩短了常态寿命试验的时间。

具体实施方式

本发明的基于光电参数自动采集的多应力加速寿命监控测试系统，主要包括以下部分：加速老化装置，用以提供样品加速老化的电压应力、温度应力，其包含提供给样品老化的平台；照度自动采集装置，用以对样品的照度实施自动在线采集；控制装置，用以控制样品老化的时间及定期自动采集的时间。

由于LED终端应用的SSL产品大多标称的宽电压输入范围，如AC90-264V，所以在老化时，如果采用现有技术中的单个固定的标称电压值去老化，不具备代表性，且无法考量其在宽电压范围的实际的可靠性，而且，结合中国的电网特点，电网电压波动较大，研究发现，很多劣质的LED照明产品在电网波动(浪涌)中发生失效，所以，本发明在老化中，采用电压控制装置，对输入电压采用可调节变化的方式，具体可根据样品实际的输入电压范围而定，一般按其标称的电压的上限值或再增加10%的余量(国家标准是额定电压范围的110%的上限值)的电压应力去老化。

实际操作中，电压应力的老化设备是通过变压器调节输出电压来控制加速老化系统的电压应力。一个加速老化系统可设置多路输出，满足不同的电压应力需求，在一个具体的实施例中，电压控制装置有四路输出，每路对应一个电压表及调控旋钮，可通过控制装置控制其输出电压的电压值和对应的应力时间。如90-264V的标称输入电压范围的样品，可设置为90V，100小时；220V，500小时；264V，500小时；290V，500小时等。

本发明还可以监测SSL样品在不同电压应力条件下的照度值，具体是通过控制装置，将加速老化装置上的样品的定期的照度数据，通过垂直的照度探头和信号线，自动采集到自动采集装置的终端存储器中，然后，通过终端的测试软件，可以系统形成不同时间阶段的、不同电压、温度应力条件下的照度衰减趋势曲线，通过公式转换，可以将照度值转换成光通量，照度采集相比光通量采集更加简单，容易操作，不需要复杂的条件限制，因为光通量采集需要使用积分球，积分球内部涂层受温度应力影响大，且其光通量自动采集系统结构复杂，不宜在实际生产企业使用。

照度自动采集装置主要由两个部分组成——照度监控系统和测试系统终端。照度监控系统包括主单片机系统、键盘、软件、显示屏、主通信模块；测试系统终端由照度探测器、子单片机系统、A/D采样单元、地址编码单元、子通信模块等组成。照度监控系统主要是在控制端安置，负责收集从机数据，分析数据，发送指令；测试系统终端则直接安装到每个测试点上，负责现场的数据采集和传输，执行照度监控系统的指令，一台照度监控系统可以控制多个测试系统终端。

照度监控系统通过网络信号线的串行通信方式对测试系统终端进行监控，一个通信数据包由8位数据组成，第1、第2位是照度监控系统标识，第3位是命令，第4、第5位是测试系统终端地址，第6至第8位为数据。照度监控系统采用广播方式发送命令数据，测试系统终端收到通信包后进行数据分析：一是识别照度监控系统是否是自己的上级主控系统，二是识别测试系统终端地址是否是自己的地址，只有在全部确认无误后测试系统终端才执行命令和相应的操作。

测试系统终端通过照度探测器直接检测样品的垂直中心照度，一般为1m照度，可理解为照度探测器正对着被测样品灯照射方向设置，与被测样品灯处于同一中心轴线上，其距样品的距离为1m，当然，本发明中，探测器距样品的垂直中心距离可调，比如0.8m、1.2m、1.5m、2m、3m等，通过信号线接收电路接收来自照度监控系统的指令，并执行相应的操作；照度探测器的工作原理是一种感应光线的强弱的传感器，在光敏传感器中，当感应光强度不同，照度探测器内的电压值就会有变化，根据其电压值的变化值与参考值比较，得出其要输出的光学参数值。照度探测器中传感器内装有一个高精度的光电管，光电管内有一块由“针式二极管”组成的小平板，当向光电管两端施加一个反向的固定电压时，任何光源对它的冲击都将导致其释放出电子，结果是，当光照强度越高，光电管的电流也就越大，电流通过一个电阻时，电阻两端的电压被转换成可被采集的数模转换器接受的0-5V电压信号，然后把采集的数据以适当的形式结果保存下来。

SSL样品加速老化过程中结合照度自动采集的工作步骤：①点亮灯具，开始老化；②照度探测器探测开灯，③光学测试开始，④数据采集、运算、发布、存储，⑤老化结束，关灯。

在一个具体测试实施例中，当需要测试某灯的照度时，通过控制系统关闭其他灯，则对应该灯的垂直下方的照度探头采集的则是该灯的垂直照度值，采集完成后，控制系统会关闭该灯，点亮下一个灯；依此类推，点亮和采集完所有被测灯。控制系统可以设定定期的这种测试流程。如100或500小时循环测试一次。

照度数据采集后，照度监控系统会将光敏传感器利用光敏电阻受光线强度影响而阻值发生变化的光线强度的模拟信号转换成数字信号，保存在存储器中。数据采集可以设定采集周期和采集频率。

本发明将照度自动检测和加速老化相结合，排除了人为手工测试所带来的测量不确定度，准确度高。节省了在测量时所带来的重复安装的时间和人工，效率大大提高。

由于在实际温度加速老化中，样品的环境温度可能不能精确到设定的温度范围，本发明的多应力加速寿命监控测试系统还设置有温度监控装置及辅助加热设备，温度监控装置和辅助加热设备可以是本领域技术人员常规采用的任何的装置或器具、设备等，以起到温度补偿的作用，温度补偿在实际老化中可以修正实际温度加速老化中的温度偏差，达到精确控制老化温度值的目的。

基于光电参数自动采集的多应力加速寿命监控测试系统，能够实现加速老化过程中样品照度的实时监测和控制，监测部分，由光学照度探测器传感器接收样品灯的照度，经过光电转换为模拟信号值，再通过模/数 （A/D) 电路采样转换成数字信号值，输入计算机中。控制部分，由相应的光学软件处理，计算机运算得出结果并输出，再通过数/模（D/A) 转换，送到执行机构执行，照度自动采集的光学测试系统终端实现了信息采集的统一化管理，信息传递快捷、方便，显示效果多样灵活，技术方案构思合理，测试效率高，工作可靠，且与多应力加速老化系统相结合，可以在加速老化的同时，实现自动监测，缩短验证时间，为预测LED灯具的真实寿命提供依据。

Claims (9)

1.一种基于光电参数自动采集的多应力加速寿命监控测试系统，包括：

加速老化装置，用以提供样品加速老化的电压应力及温度应力，其包含提供给样品老化的平台；

照度自动采集装置，其包含用以对样品的照度实施自动在线采集照度探测器；

控制装置，用以控制样品老化的时间及定期自动采集的时间。

2.根据权利要求1所述的多应力加速寿命监控测试系统，其特征在于，还包含用以调节电压应力的电压控制装置。

3.根据权利要求2所述的多应力加速寿命监控测试系统，其特征在于，所述电压控制装置包括变压器。

4.根据权利要求3所述的多应力加速寿命监控测试系统，其特征在于，所述电压控制装置可设置成多路输出。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的多应力加速寿命监控测试系统，其特征在于，所述照度自动采集装置包含照度监控系统和测试系统终端，照度监控系统在控制端安置，测试系统终端直接安装到每个测试点上。

6.根据权利要求5所述的多应力加速寿命监控测试系统，其特征在于，所述照度监控系统包括主单片机、键盘、软件、显示屏、主通信模块；所述测试系统终端包括所述照度探测器、子单片机、A/D采样单元、地址编码单元、子通信模块。

7.根据权利要求6所述的多应力加速寿命监控测试系统，其特征在于，一台照度监控系统控制多个测试系统终端。

8.根据权利要求7所述的多应力加速寿命监控测试系统，其特征在于，所述照度探测器处于样品的中心轴线上，并且照度探测器与被测样品之间的距离可调。

9.根据权利要求1所述的多应力加速寿命监控测试系统，其特征在于，所述多应力加速寿命监控测试系统还设置有温度监控装置及辅助加热设备。