LED照明產(chǎn)品壽命測試評價方法研究進(jìn)展
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摘要： 這篇文章在調(diào)研LED 照明商品國際和國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)壽數(shù)評價考慮的基礎(chǔ)上，介紹了當(dāng)時關(guān)于LED 壽數(shù)檢驗的相關(guān)研討作業(yè)，對LED 照明商品的壽數(shù)評價方法做了探索性研討。經(jīng)分析可知，選用壽數(shù)檢驗核算方法，IESTM21 和間隔函數(shù)法均存在一定的疑問。研討標(biāo)明，選用試驗條件加速的方法來檢驗核算LED 照明商品的壽數(shù)存在較高的可行性，且此評價方法可顯著縮短商品的壽數(shù)評價周期。
1 導(dǎo)語
發(fā)光二極管( Light Emitting Diode,LED) 作為一種光電子器件，本身具有長壽數(shù)的優(yōu)勢。跟著藍(lán)光LED 芯片的發(fā)明和LED 照明技術(shù)的前進(jìn)，LED 逐步進(jìn)入通常照明領(lǐng)域，其技術(shù)水平也在近年出現(xiàn)出快速的翻開趨勢。LED 照明商品包括LED 光源和LED 燈具。關(guān)于通常照明領(lǐng)域，受LED 照明商品價格要素的影響，概括考慮商場運(yùn)用的性價比和本錢收回效果，LED 照明商品的壽數(shù)及其評價方法在全工作界引起了廣泛的注重，也成為邇來談?wù)摵脱杏懙膿屖帧?br />
LED 照明商品的壽數(shù)及其評價方法研討首要根據(jù)三個方面的考慮： ( 1) 商品的壽數(shù)評價方法研討及實施，將完善LED 照明商品的功用評價系統(tǒng)，縮短商品悉數(shù)功用評價的檢驗周期，推動商品技術(shù)水平的提升; ( 2) LED 照明商品悉數(shù)功用評價的實施，將對政府的相關(guān)抉擇方案和引導(dǎo)供應(yīng)強(qiáng)有力的確保，從政府引導(dǎo)的角度，推動LED 照明工作的翻開; ( 3) 這項作業(yè)將進(jìn)一步增強(qiáng)商場的標(biāo)準(zhǔn)翻開，從消費(fèi)者認(rèn)知和運(yùn)用選擇的角度，對LED 照明工作的安康翻開供應(yīng)確保。
當(dāng)時國際領(lǐng)域內(nèi)對LED 的壽數(shù)評價也愈加注重，這篇文章在分析國際領(lǐng)域內(nèi)LED 壽數(shù)評價方法的基礎(chǔ)上，對LED 照明商品壽數(shù)評價方法與試驗環(huán)境條件間的對應(yīng)聯(lián)絡(luò)做了開端研討。
2 LED 照明商品壽數(shù)及相關(guān)研討現(xiàn)狀
2. 1 LED 照明商品的壽數(shù)
根據(jù)照明術(shù)語國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)矩， ( 燈的) 壽數(shù)是指燈作業(yè)到失效時，或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)矩認(rèn)為其已失效時的總時辰。根據(jù)這一術(shù)語規(guī)矩，照明商品的壽數(shù)取決于商品的失效方法的相關(guān)規(guī)矩和區(qū)分。根據(jù)此，包括國際照明標(biāo)準(zhǔn)、美國照明技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、中國相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等均對LED 照明商品的壽數(shù)及相對應(yīng)的失效判定做了相關(guān)的考慮和說明。
國際電工委員會( International ElectrotechnicalCommission,IEC) 正在翻開關(guān)于原IEC /TS 62504LED Terms and Definitions 技術(shù)文件的修訂換版作業(yè)，修訂后標(biāo)準(zhǔn)將對LED 照明相關(guān)各項IEC 標(biāo)準(zhǔn)所觸及術(shù)語定義做調(diào)和一同，因此，改版后的IEC62504 標(biāo)準(zhǔn)將與原TS 版文件有較大不相同。IEC62504 標(biāo)準(zhǔn)將從LED 照明商品光通堅持率的角度給出商品的壽數(shù)定義。根據(jù)這一壽數(shù)定義，LED 照明商品的壽數(shù)由商品隨燃點時辰的延伸其光通堅持率的改動所抉擇，商品的光通堅持率衰減到指定值時( 根據(jù)運(yùn)用場所不相同，通常設(shè)定為70%或50%) 的累積燃點時辰即為商品的壽數(shù)。
商品的出光及光的堅持性是LED 照明商品壽數(shù)方針的重要注重要素。此外，從LED 照明商品特性和運(yùn)用場所的考慮啟航，商品的壽數(shù)評價方針也存在一定差異，比如，除光通堅持率之外，LED 照明商品的色質(zhì)量及其堅持性等，本課題組也在翻開此方面研討作業(yè)，以期對LED 照明商品功用和壽數(shù)做更合理評價。表1 也給出了相關(guān)國家或區(qū)域在LED 照明商品壽數(shù)相關(guān)方針上的考慮。
關(guān)于LED 照明商品壽數(shù)相關(guān)方針的考慮，表1中標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文件別離從商品的光通堅持率LM、顏色坐標(biāo)漂移、壽數(shù)時辰規(guī)矩和失功率等參數(shù)上做了考慮。以上各項標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文件中關(guān)于LED 照明商品的光通堅持率、顏色漂移等參數(shù)均以kh ( 千小時) 為單位進(jìn)行方針規(guī)矩，當(dāng)時尚無經(jīng)驗證的真實可操作的加速檢驗或評價方法。中國所發(fā)起LED 照明商品節(jié)能認(rèn)證，在商品光通堅持率等檢驗項目上也存在相似疑問。
2. 2 LED 壽數(shù)檢驗核算方法概要
2. 2. 1 美國IES TM21標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于LED 光通堅持率的核算方法
美國于2011 年發(fā)布了IES TM21 《ProjectingLong Term Lumen Maintenance of LED Light Sources》
標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用于LED 封裝、LED 陣列、外接驅(qū)動控制的LED 模塊。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)矩了一種運(yùn)用IES LM80 檢驗數(shù)據(jù)，以指數(shù)衰減為光通量衰減模型核算LED 光源光通堅持率的方法
具體操作方法如下。
① 以不逾越1000h 為時辰間隔檢驗光通量，檢驗時辰不低于6000h;
② 以0h 光通量為基準(zhǔn)，核算各時辰點的光通堅持率;
③ 以指數(shù)衰減模型φ ( t) = β·exp ( – αt) 擬合光通堅持率趨勢曲線，若檢驗總時辰不逾越10000h,取結(jié)尾5000h 數(shù)據(jù)點為擬合曲線原始數(shù)據(jù);若檢驗總時辰逾越10000h,則取總檢驗時辰的后50%檢驗點為擬合曲線原始數(shù)據(jù);
④ 根據(jù)曲線擬合效果核算α 和β 值，在此基礎(chǔ)上根據(jù)L70 = ln ( β /0. 7 ) /α 核算光源的L70壽數(shù)( 若核算所得壽數(shù)時辰大于總檢驗時辰的5. 5 倍( 或6 倍) ,則取總檢驗時辰的5. 5 倍( 或6 倍) 為核算壽數(shù)時辰)2. 2. 2 根據(jù)間隔函數(shù)的LED 壽數(shù)核算方法
根據(jù)IES TM21 關(guān)于LED 壽數(shù)核算方法在IEC標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)談?wù)摃系恼務(wù)?，有教授提出了TM21 在LED 普適性上的疑問，并提出了根據(jù)間隔函數(shù)的LED 壽數(shù)核算方法。該方法將LED 封裝的光通堅持率檢驗曲線與指數(shù)衰減間隔函數(shù)對比，將適用的間隔函數(shù)所對應(yīng)的壽數(shù)時辰定義為該LED 封裝的壽數(shù)，具體操作方法如下。
① 以0h,500h,1000h,2000h,3000h,……為時辰間隔檢驗LED 封裝的光通量，檢驗總時辰應(yīng)不低于6000h;
② 以0h 光通量為基準(zhǔn)，核算各時辰點的光通堅持率并制造光通堅持率曲線;
③ 在以上光通堅持率曲線圖上，制造B ( t) =e – αt 指數(shù)衰減間隔函數(shù)曲線，曲線中參數(shù)按照B ( L70) =0. 7 核算得出;④ 若光通堅持率曲線圖上結(jié)尾2000h 光通堅持率高于間隔函數(shù)曲線，則LED 封裝的壽數(shù)大于該間隔函數(shù)所對應(yīng)L70壽數(shù)值。
2. 2. 3 IEC 關(guān)于LED 壽數(shù)檢驗提案
IEC 國際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)進(jìn)程中，有成員曾在2010 年提出關(guān)于LED 器件的光通堅持率檢驗和估測的提案，提出了根據(jù)溫度加速對比的LED 器件光通堅持率的核算方法，核算理論如圖3 所示。光通堅持率的核算方法為：
① 在至少兩種殼溫下進(jìn)行樣品光通堅持率燃點檢驗;
② 別離在0h,500h,1000h,2000h,3000h,……燃點時辰下檢驗LED 器件的光通量，并核算各時辰點的光通堅持率，檢驗時辰不少于6000h;
③ 將每種溫度下的光通堅持率檢驗點相連;
④ 將兩條不相同溫度下光通堅持率曲線上的相同光通堅持率水平的點相連;
⑤ 以上述連接點對應(yīng)的時辰核算加速因子;
⑥ 對至少5 個不相同的光通堅持率水平重復(fù)④⑤的操作，且各點間的時辰間隔不應(yīng)低于500h;
⑦ 核算均勻加速因子;
⑧ 運(yùn)用均勻加速因子根據(jù)高溫檢驗曲線核算低溫下的光通堅持率隨燃點時辰的改動。
3 LED 壽數(shù)檢驗核算方法對比分析及研討3. 1 IES TM21 關(guān)于LED 壽數(shù)核算方法
IES TM21 的LED 壽數(shù)核算方法根據(jù)IES LM80關(guān)于LED 光通堅持率的檢驗數(shù)據(jù)。圖4 給出了選用IES TM21 的壽數(shù)核算方法對某類型LED 器件LM80檢驗數(shù)據(jù)進(jìn)行光通堅持率擬合的曲線圖。根據(jù)曲線擬合效果，三種燃點環(huán)境溫度下LED壽數(shù)方針排序為，85℃下LED 壽數(shù)> 105℃下LED壽數(shù)> 55℃ 下LED 壽數(shù)，這與實習(xí)情況并不相符合，因此，IES TM21 壽數(shù)核算方法在適用性需要做進(jìn)一步研討供認(rèn)。
3. 2 根據(jù)指數(shù)衰減間隔函數(shù)的LED 器件壽數(shù)核算方法
該方法往后2000h 光通堅持率檢驗效果與間隔函數(shù)上對應(yīng)時辰點堅持率數(shù)值凹凸來供認(rèn)LED 的最低壽數(shù)方針。搜集LED 商品進(jìn)行6000h 光通堅持率檢驗，并根據(jù)指數(shù)衰減間隔函數(shù)進(jìn)行擬合給出了100000h 和500000h 壽數(shù)的間隔函數(shù)曲線，對三種LED 商品的光通堅持率檢驗曲線做對比可見，三種商品的壽數(shù)均高于100000h,其間，商品1 和3 的壽數(shù)更是逾越500000h,與商品壽數(shù)存在較大的不符合性。因此，間隔函數(shù)對比法在LED 照明商品壽數(shù)核算上也并不適宜。
3. 3 根據(jù)溫度加速比對的LED 壽數(shù)核算方法及研討
該方法以溫度為壽數(shù)加速應(yīng)力，一同，低溫下的檢驗時辰不應(yīng)低于6000h.根據(jù)該壽數(shù)核算方法，翻開試驗條件與LED 照明商品壽數(shù)參數(shù)聯(lián)絡(luò)的試驗研討。
3. 3. 1 試驗方案
壽數(shù)燃點進(jìn)程中，受LED 器件、透鏡、驅(qū)動等部件功用改動或商品散熱效果的影響，LED 照明商品壽數(shù)參數(shù)方針的衰減首要表如今光通量衰減和顏色漂移兩個方面?？紤]到商品零部件間的交互影響，LED 照明商品的壽數(shù)評價試驗方法以整體LED 照明商品為研討方針，因此試驗條件的設(shè)定考慮關(guān)于整體商品的實習(xí)檢驗操作可行性。
本時間以燃點環(huán)境溫度為試驗應(yīng)力，設(shè)定不相同溫度水平，在控溫環(huán)境溫度( ± 2℃) 下對燈進(jìn)行燃點試驗，選用積分球- 光譜輻射度計測量系統(tǒng)監(jiān)測燈在長時辰燃點進(jìn)程中各溫度水平下LED 照明商品壽數(shù)參數(shù)方針的改動情況。溫度水平的設(shè)定和試驗進(jìn)程中樣品情況的分析供認(rèn)是試驗的重要考慮要素。
首要搜集試驗樣品，監(jiān)測不相同燃點環(huán)境溫度下燈零部件的溫度，以判定溫度應(yīng)力試驗的極限水平中偏下檢驗曲線為高環(huán)境溫度水平下的燃點檢驗試驗效果，偏上曲線為常態(tài)壽數(shù)燃點試驗溫度下的對比檢驗效果?？梢?，商品的光通堅持率在高燃點環(huán)境溫度下出現(xiàn)快速衰減趨勢，至1968h,樣品的光通量衰減抵達(dá)58. 2%,這標(biāo)明以環(huán)境溫度為加速檢驗要素的試驗方法存在一定的可行性。為進(jìn)一步分析影響高環(huán)境溫度下樣品光通衰減的要素，對試驗后樣品做拆解分析，檢驗各部件在燃點進(jìn)程中所致使的光通量衰減，試驗效果標(biāo)明，燃點進(jìn)程中由LED 封裝體所致使的光通量衰減為57. 9%,底子等同于樣品的光通量衰減值。也就是說，以環(huán)境溫度為加速應(yīng)力，商品在光通量快速衰減條件下并未出現(xiàn)非常態(tài)的壽數(shù)參數(shù)方針改動或失效方式，即，LED 商品的壽數(shù)檢驗評價時辰并不以常態(tài)低溫環(huán)境溫度下商品的光通堅持率檢驗和不相同堅持率水平下相對一同的加速因子為必要條件，商品的壽數(shù)檢驗評價時辰可在不改動商品失效方式的前提下減縮。
4 結(jié)論
在現(xiàn)有LED 相關(guān)壽數(shù)檢驗方法對比研討的基礎(chǔ)上，關(guān)于LED 照明商品的壽數(shù)檢驗評價方法翻開研討。以燃點環(huán)境溫度為加速應(yīng)力的試驗研討標(biāo)明，關(guān)于LED 照明商品的零部件溫度功用特性，在特定溫度水平下，商品的壽數(shù)評價參數(shù)指數(shù)存在顯著加速效果，一同，商品的光通量衰減要素和失效方式并未改動，因此，燃點環(huán)境溫度可作為有用的LED照明商品壽數(shù)加速應(yīng)力做深化研討。
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