基于LabVIEW的LED结温与光衰监测系统设计[1]

　　本文将虚拟仪器应用于LED结温和光衰的测量中，以LabVIEW为平台开发的LED结温与光衰监测系统，以计算机为核心，配上传感器、数据采集卡和相应软件，对LED的工作电压、工作电流以及LED的光照度变化进行监测，实现了自动、连续、在线测量并记录数据，将结果以图形和数字两种方式显示。本系统还有简单实用、高精度、高灵敏度等特点，安全可靠，维护方便快捷，具有很好的可扩展性和应用前景，能够适用于实验室和室外众多环境。

　　1、引言

　　白光LED固体光源具有传统光源不可比拟的优势：节能、环保、长寿命、安全可靠等，成为未来照明的趋势。但LED的PN结温度对LED的性能有着重要的影响，会引起色温变化、波长红移、正向压降等，同时影响电子和空穴的非辐射再结合，导致光辐射功率下降，因此成为影响LED进入普通照明领域的关键，是迫切需要解决的问题。如何测量LED的结温，已经有了很多相关报道，比如正向电压法、管脚法、蓝白比法等等[2].目前常用的是正向电压法，它是利用LED电输运的温度效应，通过测量恒定工作电流下的电压来确定结温，正向电压愈小，结温愈高且基本呈线性关系。本系统基于LabVIEW图形化软件平台而开发的一种虚拟仪器，目的是在LED恒定电流工作过程中，通过实时监测正向工作电压而实现对结温的间接测量，同时监测LED发光强度变化，即通过光照度的变化监测LED照明灯的光衰。

　　2、系统总体设计

　　2.1硬件设计

　　LED结温与光衰监测系统是把非电压信号转化为电压信号，经采集卡采集后由计算机读取、处理、显示、存储。硬件设计部分由驱动电路、照度计探头、数据采集卡、计算机组成。其中驱动电路不在系统设计范围内，是被测量对象。系统信号采集示意图见图1.

　　本示意图中电路采用的是电容降压LED驱动电路，具有很好的恒流作用。负载为同一批次、物理参数基本相同的18只小功率LED.所有信号由采集卡采集，通过USB接口与计算机连接，然后由应用程序完成对采集卡的控制和数据记录与分析。利用计算机使系统软件和采集硬件结合，就可以实现实时数据采集、记录、波形显示，多路信号的同时采集且生成相应的数据表格。

　　2.2数据采集卡

　　本系统采用的是由美国NI公司的USB-6009型号的多功能数据采集卡，其最高采集速率为48kS/s,8路模拟输入通道，14位分辨率，12条数字I/O线，2路模拟输出，以及1个计数器。为了得到更精确的采集数据，避免外界干扰，本系统采用差分式的方式进行电压采集。由六个输入接口形成三个采集通道，同时对三个电压信号采集。可以通过软件对相应的通道进行配置，如：采样频率、电压采集范围等。

　　2.3工作电流的采集

　　由于采集卡的信号输入是电压信号，在LED电路中串联一个电阻，通过采集电阻上的压降，换算出电流。这里采用0.1Ω小电阻，可忽略对系统的影响。监测工作电流的目的是为了直接观测到LED灯工作于恒流状态，结电压的变化只取决于结温的变化。