量产阶段的汽车灯LED模组光通量范围的确定

吴秋杰



量产阶段的汽车灯LED模组光通量范围的确定

吴秋杰

（市光法雷奥（佛山）汽车照明系统有限公司，广东 佛山 528000）

随着新能源汽车的发展，LED作为车灯光源的应用也越来越广泛。在汽车灯LED模组的设计中，法规的要求是1分钟和30分钟两个时间点的光强度要求。在量产线上，一般情况下只会对每批产品作抽检处理，而不会对所有产品都进行检测。但是对于有全检要求的客户，如果每个产品都严格按照法规去执行测试显然是不现实的，因此，如何不用按照法规的要求去测试，又能确保每个样品都能满足法规的要求呢？文章主要着重介绍一种根据LED的特性及法规的要求确定LED模组光通量范围的计算方法。

LED特性及法规要求；光通量的计算；工业测试规格

1 引言

随着客户对产品质量的要求越来越高，在抽检不能很好地控制产品质量的前提下，有没有一种可以保证出货光通量“零不良率”的出货目标的方法呢？工业生产中，常常会给定一个光通量的范围，那么又如何定义这个范围呢？

2 LED特性

LED，又叫发光二极管，它是一种能将电能转化为光能的半导体元件。它除了具备普通二极管的特性外，还具有光学特性。在不超过工作极限的电流范围内，它的发光强度有以下特点：发光强度随着结温度的升高而降低，随着电流的增加而增大。图1和图2为欧司朗一款用作高位刹车灯的50mA级别型号LED特性曲线：

图1 发光强度与电流的关系

图2 发光强度与结温的关系

3 LED的法规要求

光通量是单位时间内某一波段内的辐射能量与该波段的相对视见率的乘积，单位立体角的光通量，叫光强度，光强度与光通量关系式如下：

光通量单位：lm，立体角单位：Sr-球面度

光强分布是用曲线或表格表示光源或灯具在空间各方向上的发光强度值，亦称配光，单位为坎德拉：cd。对汽车灯而言，通常我们所说的法规要求指的就是配光的要求，而光学工程师则会根据法规要求来确定相应的光通量范围，这个光通量的范围就是我们电路设计的参考。由公式可知，对于给定的LED而言，发光立体角是一定的，光通量与光强之间有关系近似是一个正比例关系。

4 光通量的计算

图3 光通量的随时间变化曲线

由第2部分所讨论的内容可知，LED的光通量随着结温度的升高而降低，随着电流的增加而增大。由第3部分的讨论可知，法规的要求是配光的要求，即光强的要求，经过一定的换算后，才能得出相应的光通量的大小。由于LED结温在达到稳定状态前是变化的，而结温的变化又会引起光通量的变化，因此光通量的大小与时间也有一定关系，以下是某高位刹车灯光通量的随时间变化的曲线图。

由图3可知，装不装外壳，在时间很短（比如1秒）的情况下，LED结温是非常接近的，因此我们可以将1分钟/30分钟的法规要求全部转化为1s的光通量范围，又由于1s的测试时间较短，这种方法所得光通量范围适合于工业生产要求。

由图1和图2可知，光强与电流和结温有以下关系式：

对于电流和结温T，发光强度有以下关系式：

对于给定立体角，光通量有以下关系式：

假定产线的测试时间为1s±250ms，那么在1s时间内，光通量有以下关系式：

设1分钟所对应的是光学规格的最大值，30分钟是光学规格的最小值，那么由式子（1）（2）（3）可以得在1s±250ms时间内所得相应的结果是：

理论上，只要知道1s，1min，30min的LED电流和结温T的大小，通过LED的技术文档查得相应的比值，再结合光学规格要求，就可以得出1s光通量测试范围。

比如，室温23℃±5℃下，各时间点LED实际的工作电流、结温和光学要求如下：

根据以上信息，由图1和图2可以得出：

每个灯板LED的数量为4颗，以上数据代入公式（4）和公式（5）可得测试时间为1s的每个LED光通量范围为：[7.2,10.2]lm，下图是生产线某批次125片样品测试时间为1秒钟的单个LED的光通量测试结果，全部合格。

图4

5 结语

本文通过对光学法规的进行分析，并结合LED的发光特点，给出了适用于量产线上用于判定的LED光通量是否满足法规要求的计算方法，这种用“短时间”（1秒）的测试结果替代“较长时间”（1分钟/30分钟）的测试结果的方法，使工厂在生产中对LED的光通量进行“全检”成为可能，这种方法从根本上大大降低了产品出货的质量风险指数，减少了客户投诉和售后成本。

[1] 施三保.白光LED寿命计算,测试及其失效模式.[J]电子测试,2017年8月15日,16期. ISSN:1000-8519.

[2] 许景峰,张永锋,何荥,翁季.基于光强分布的灯具光通量计算方法研究[J]灯与照明.2016年3月5日第1期.

Determination of luminous flux range of automobile lamp LED module in mass production stage

Wu Qiujie

( Inchiki Valeo (Foshan) Automotive Lighting System Co. Ltd) , Guangdong Foshan 528000 )

With the development of new energy vehicles, the use of LEDs as a light source for automobiles has become more and more widespread. In the design of automotive lamp LED modules, the regulatory requirements are light intensity requirements at two time points of 1 minute and 30 minutes. On a production line, generally, only sampling inspections are performed for each batch of products, and not all products are tested. However, for customers with full inspection requirements, it is obviously unrealistic for each product to perform tests strictly in accordance with regulations. Therefore, how to avoid testing according to the requirements of the regulations and ensure that each sample can meet the requirements of the regulations？This article focuses on a method for determining the luminous flux range of an LED module based on the characteristics of the LED and the requirements of regulations.

LED characteristics and regulatory requirements;Calculation of luminous flux; test; Industrial TestSpecification

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1671-7988(2018)16-91-03

U462.1

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1671-7988(2018)16-91-03

CLC NO.: U462.1

吴秋杰，就职于市光法雷奥(佛山)汽车照明系统有限公司。

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