LED照明產(chǎn)品壽命測試評價(jià)方法研究進(jìn)展
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摘要： 這篇文章在調研LED 照明商品國際和國家標準有關(guān)壽數評價(jià)考慮的基礎上，介紹了當時(shí)關(guān)于LED 壽數檢驗的相關(guān)研討作業(yè)，對LED 照明商品的壽數評價(jià)方法做了探索性研討。經(jīng)分析可知，選用壽數檢驗核算方法，IESTM21 和間隔函數法均存在一定的疑問(wèn)。研討標明，選用試驗條件加速的方法來(lái)檢驗核算LED 照明商品的壽數存在較高的可行性，且此評價(jià)方法可顯著(zhù)縮短商品的壽數評價(jià)周期。
1 導語(yǔ)
發(fā)光二極管( Light Emitting Diode,LED) 作為一種光電子器件，本身具有長(cháng)壽數的優(yōu)勢。跟著(zhù)藍光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)水平也在近年出現出快速的翻開(kāi)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(jià)格要素的影響，概括考慮商場(chǎng)運用的性?xún)r(jià)比和本錢(qián)收回效果，LED 照明商品的壽數及其評價(jià)方法在全工作界引起了廣泛的注重，也成為邇來(lái)談?wù)摵脱杏懙膿屖帧?br />
LED 照明商品的壽數及其評價(jià)方法研討首要根據三個(gè)方面的考慮： ( 1) 商品的壽數評價(jià)方法研討及實(shí)施，將完善LED 照明商品的功用評價(jià)系統，縮短商品悉數功用評價(jià)的檢驗周期，推動(dòng)商品技術(shù)水平的提升; ( 2) LED 照明商品悉數功用評價(jià)的實(shí)施，將對政府的相關(guān)抉擇方案和引導供應強有力的確保，從政府引導的角度，推動(dòng)LED 照明工作的翻開(kāi); ( 3) 這項作業(yè)將進(jìn)一步增強商場(chǎng)的標準翻開(kāi)，從消費者認知和運用選擇的角度，對LED 照明工作的安康翻開(kāi)供應確保。
當時(shí)國際領(lǐng)域內對LED 的壽數評價(jià)也愈加注重，這篇文章在分析國際領(lǐng)域內LED 壽數評價(jià)方法的基礎上，對LED 照明商品壽數評價(jià)方法與試驗環(huán)境條件間的對應聯(lián)絡(luò )做了開(kāi)端研討。
2 LED 照明商品壽數及相關(guān)研討現狀
2. 1 LED 照明商品的壽數
根據照明術(shù)語(yǔ)國家標準的規矩， ( 燈的) 壽數是指燈作業(yè)到失效時(shí)，或根據標準規矩認為其已失效時(shí)的總時(shí)辰。根據這一術(shù)語(yǔ)規矩，照明商品的壽數取決于商品的失效方法的相關(guān)規矩和區分。根據此，包括國際照明標準、美國照明技術(shù)標準、中國相關(guān)的國家標準和技術(shù)標準等均對LED 照明商品的壽數及相對應的失效判定做了相關(guān)的考慮和說(shuō)明。
國際電工委員會(huì )( International ElectrotechnicalCommission,IEC) 正在翻開(kāi)關(guān)于原IEC /TS 62504LED Terms and Definitions 技術(shù)文件的修訂換版作業(yè)，修訂后標準將對LED 照明相關(guān)各項IEC 標準所觸及術(shù)語(yǔ)定義做調和一同，因此，改版后的IEC62504 標準將與原TS 版文件有較大不相同。IEC62504 標準將從LED 照明商品光通堅持率的角度給出商品的壽數定義。根據這一壽數定義，LED 照明商品的壽數由商品隨燃點(diǎn)時(shí)辰的延伸其光通堅持率的改動(dòng)所抉擇，商品的光通堅持率衰減到指定值時(shí)( 根據運用場(chǎng)所不相同，通常設定為70%或50%) 的累積燃點(diǎn)時(shí)辰即為商品的壽數。
商品的出光及光的堅持性是LED 照明商品壽數方針的重要注重要素。此外，從LED 照明商品特性和運用場(chǎng)所的考慮啟航，商品的壽數評價(jià)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(kāi)此方面研討作業(yè)，以期對LED 照明商品功用和壽數做更合理評價(jià)。表1 也給出了相關(guān)國家或區域在LED 照明商品壽數相關(guān)方針上的考慮。
關(guān)于LED 照明商品壽數相關(guān)方針的考慮，表1中標準或技術(shù)文件別離從商品的光通堅持率LM、顏色坐標漂移、壽數時(shí)辰規矩和失功率等參數上做了考慮。以上各項標準或技術(shù)文件中關(guān)于LED 照明商品的光通堅持率、顏色漂移等參數均以kh ( 千小時(shí)) 為單位進(jìn)行方針規矩，當時(shí)尚無(wú)經(jīng)驗證的真實(shí)可操作的加速檢驗或評價(jià)方法。中國所發(fā)起LED 照明商品節能認證，在商品光通堅持率等檢驗項目上也存在相似疑問(wèn)。
2. 2 LED 壽數檢驗核算方法概要
2. 2. 1 美國IES TM21標準關(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》
標準，運用于LED 封裝、LED 陣列、外接驅動(dòng)控制的LED 模塊。該標準規矩了一種運用IES LM80 檢驗數據，以指數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(shí)辰間隔檢驗光通量，檢驗時(shí)辰不低于6000h;
② 以0h 光通量為基準，核算各時(shí)辰點(diǎn)的光通堅持率;
③ 以指數衰減模型φ ( t) = β·exp ( – αt) 擬合光通堅持率趨勢曲線(xiàn)，若檢驗總時(shí)辰不逾越10000h,取結尾5000h 數據點(diǎn)為擬合曲線(xiàn)原始數據;若檢驗總時(shí)辰逾越10000h,則取總檢驗時(shí)辰的后50%檢驗點(diǎn)為擬合曲線(xiàn)原始數據;
④ 根據曲線(xiàn)擬合效果核算α 和β 值，在此基礎上根據L70 = ln ( β /0. 7 ) /α 核算光源的L70壽數( 若核算所得壽數時(shí)辰大于總檢驗時(shí)辰的5. 5 倍( 或6 倍) ,則取總檢驗時(shí)辰的5. 5 倍( 或6 倍) 為核算壽數時(shí)辰)2. 2. 2 根據間隔函數的LED 壽數核算方法
根據IES TM21 關(guān)于LED 壽數核算方法在IEC標準技術(shù)談?wù)摃?huì )上的談?wù)?，有教授提出了TM21 在LED 普適性上的疑問(wèn)，并提出了根據間隔函數的LED 壽數核算方法。該方法將LED 封裝的光通堅持率檢驗曲線(xiàn)與指數衰減間隔函數對比，將適用的間隔函數所對應的壽數時(shí)辰定義為該LED 封裝的壽數，具體操作方法如下。
① 以0h,500h,1000h,2000h,3000h,……為時(shí)辰間隔檢驗LED 封裝的光通量，檢驗總時(shí)辰應不低于6000h;
② 以0h 光通量為基準，核算各時(shí)辰點(diǎn)的光通堅持率并制造光通堅持率曲線(xiàn);
③ 在以上光通堅持率曲線(xiàn)圖上，制造B ( t) =e – αt 指數衰減間隔函數曲線(xiàn)，曲線(xiàn)中參數按照B ( L70) =0. 7 核算得出;④ 若光通堅持率曲線(xiàn)圖上結尾2000h 光通堅持率高于間隔函數曲線(xiàn)，則LED 封裝的壽數大于該間隔函數所對應L70壽數值。
2. 2. 3 IEC 關(guān)于LED 壽數檢驗提案
IEC 國際標準開(kāi)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(diǎn)檢驗;
② 別離在0h,500h,1000h,2000h,3000h,……燃點(diǎn)時(shí)辰下檢驗LED 器件的光通量，并核算各時(shí)辰點(diǎn)的光通堅持率，檢驗時(shí)辰不少于6000h;
③ 將每種溫度下的光通堅持率檢驗點(diǎn)相連;
④ 將兩條不相同溫度下光通堅持率曲線(xiàn)上的相同光通堅持率水平的點(diǎn)相連;
⑤ 以上述連接點(diǎn)對應的時(shí)辰核算加速因子;
⑥ 對至少5 個(gè)不相同的光通堅持率水平重復④⑤的操作，且各點(diǎn)間的時(shí)辰間隔不應低于500h;
⑦ 核算均勻加速因子;
⑧ 運用均勻加速因子根據高溫檢驗曲線(xiàn)核算低溫下的光通堅持率隨燃點(diǎn)時(shí)辰的改動(dòng)。
3 LED 壽數檢驗核算方法對比分析及研討3. 1 IES TM21 關(guān)于LED 壽數核算方法
IES TM21 的LED 壽數核算方法根據IES LM80關(guān)于LED 光通堅持率的檢驗數據。圖4 給出了選用IES TM21 的壽數核算方法對某類(lèi)型LED 器件LM80檢驗數據進(jìn)行光通堅持率擬合的曲線(xiàn)圖。根據曲線(xiàn)擬合效果，三種燃點(diǎn)環(huán)境溫度下LED壽數方針排序為，85℃下LED 壽數> 105℃下LED壽數> 55℃ 下LED 壽數，這與實(shí)習情況并不相符合，因此，IES TM21 壽數核算方法在適用性需要做進(jìn)一步研討供認。
3. 2 根據指數衰減間隔函數的LED 器件壽數核算方法
該方法往后2000h 光通堅持率檢驗效果與間隔函數上對應時(shí)辰點(diǎn)堅持率數值凹凸來(lái)供認LED 的最低壽數方針。搜集LED 商品進(jìn)行6000h 光通堅持率檢驗，并根據指數衰減間隔函數進(jìn)行擬合給出了100000h 和500000h 壽數的間隔函數曲線(xiàn)，對三種LED 商品的光通堅持率檢驗曲線(xiàn)做對比可見(jiàn)，三種商品的壽數均高于100000h,其間，商品1 和3 的壽數更是逾越500000h,與商品壽數存在較大的不符合性。因此，間隔函數對比法在LED 照明商品壽數核算上也并不適宜。
3. 3 根據溫度加速比對的LED 壽數核算方法及研討
該方法以溫度為壽數加速應力，一同，低溫下的檢驗時(shí)辰不應低于6000h.根據該壽數核算方法，翻開(kāi)試驗條件與LED 照明商品壽數參數聯(lián)絡(luò )的試驗研討。
3. 3. 1 試驗方案
壽數燃點(diǎn)進(jìn)程中，受LED 器件、透鏡、驅動(dòng)等部件功用改動(dòng)或商品散熱效果的影響，LED 照明商品壽數參數方針的衰減首要表如今光通量衰減和顏色漂移兩個(gè)方面?？紤]到商品零部件間的交互影響，LED 照明商品的壽數評價(jià)試驗方法以整體LED 照明商品為研討方針，因此試驗條件的設定考慮關(guān)于整體商品的實(shí)習檢驗操作可行性。
本時(shí)間以燃點(diǎn)環(huán)境溫度為試驗應力，設定不相同溫度水平，在控溫環(huán)境溫度( ± 2℃) 下對燈進(jìn)行燃點(diǎn)試驗，選用積分球- 光譜輻射度計測量系統監測燈在長(cháng)時(shí)辰燃點(diǎn)進(jìn)程中各溫度水平下LED 照明商品壽數參數方針的改動(dòng)情況。溫度水平的設定和試驗進(jìn)程中樣品情況的分析供認是試驗的重要考慮要素。
首要搜集試驗樣品，監測不相同燃點(diǎn)環(huán)境溫度下燈零部件的溫度，以判定溫度應力試驗的極限水平中偏下檢驗曲線(xiàn)為高環(huán)境溫度水平下的燃點(diǎn)檢驗試驗效果，偏上曲線(xiàn)為常態(tài)壽數燃點(diǎn)試驗溫度下的對比檢驗效果?？梢?jiàn)，商品的光通堅持率在高燃點(diǎn)環(huán)境溫度下出現快速衰減趨勢，至1968h,樣品的光通量衰減抵達58. 2%,這標明以環(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(diǎn)進(jìn)程中所致使的光通量衰減，試驗效果標明，燃點(diǎn)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(shuō)，以環(huán)境溫度為加速應力，商品在光通量快速衰減條件下并未出現非常態(tài)的壽數參數方針改動(dòng)或失效方式，即，LED 商品的壽數檢驗評價(jià)時(shí)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，商品的壽數檢驗評價(jià)時(shí)辰可在不改動(dòng)商品失效方式的前提下減縮。
4 結論
在現有LED 相關(guān)壽數檢驗方法對比研討的基礎上，關(guān)于LED 照明商品的壽數檢驗評價(jià)方法翻開(kāi)研討。以燃點(diǎn)環(huán)境溫度為加速應力的試驗研討標明，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，商品的壽數評價(jià)參數指數存在顯著(zhù)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(dòng)，因此，燃點(diǎn)環(huán)境溫度可作為有用的LED照明商品壽數加速應力做深化研討。
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