LED照明產(chǎn)品壽命測試評價方法研究進(jìn)展

④ 若光通維持率曲線圖上最后2000h 光通維持率高于邊界函數(shù)曲線，則LED 封裝的壽命大于該邊界函數(shù)所對應(yīng)L70壽命值。

2. 2. 3 IEC 關(guān)于LED 壽命測試提案

IEC 國際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)過程中，有成員曾在2010 年提出針對LED 器件的光通維持率測試和推測的提案，提出了基于溫度加速對比的LED 器件光通維持率的推算方法，計算理論如圖3 所示。

光通維持率的推算方法為：

① 在至少兩種殼溫下進(jìn)行樣品光通維持率燃點(diǎn)測試;

② 分別在0h,500h,1000h,2000h,3000h,……燃點(diǎn)時間下測試LED 器件的光通量，并計算各時刻點(diǎn)的光通維持率，測試時間不少于6000h;

③ 將每種溫度下的光通維持率測試點(diǎn)相連;

④ 將兩條不同溫度下光通維持率曲線上的相同光通維持率水平的點(diǎn)相連;

⑤ 以上述連接點(diǎn)對應(yīng)的時間計算加速因子;

⑥ 對至少5 個不同的光通維持率水平重復(fù)④⑤的操作，且各點(diǎn)間的時間間隔不應(yīng)低于500h;

⑦ 計算平均加速因子;

⑧ 使用平均加速因子根據(jù)高溫測試曲線推算低溫下的光通維持率隨燃點(diǎn)時間的變化。

3 LED 壽命測試推算方法對比分析及研究

上述三種國際范圍內(nèi)的LED 壽命推算方法，相關(guān)重要因素如表2 所示。

3. 1 IES TM21 關(guān)于LED 壽命推算方法

IES TM21 的LED 壽命推算方法基于IES LM80關(guān)于LED 光通維持率的測試數(shù)據(jù)。圖4 給出了采用IES TM21 的壽命推算方法對某型號LED 器件LM80測試數(shù)據(jù)進(jìn)行光通維持率擬合的曲線圖。

根據(jù)曲線擬合結(jié)果，三種燃點(diǎn)環(huán)境溫度下LED壽命指標(biāo)排序為，85℃下LED 壽命> 105℃下LED壽命> 55℃ 下LED 壽命，這與實(shí)際情況并不相符合，因此，IES TM21 壽命推算方法在適用性需要做進(jìn)一步研究確認(rèn)。

3. 2 基于指數(shù)衰減邊界函數(shù)的LED 器件壽命推算方法

該方法以后2000h 光通維持率測試結(jié)果與邊界函數(shù)上對應(yīng)時刻點(diǎn)維持率數(shù)值高低來確認(rèn)LED 的最低壽命指標(biāo)。采集LED 產(chǎn)品進(jìn)行6000h 光通維持率測試，并根據(jù)指數(shù)衰減邊界函數(shù)進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖5 所示。

圖5 給出了100000h 和500000h 壽命的邊界函數(shù)曲線，對三種LED 產(chǎn)品的光通維持率測試曲線做對比可見，三種產(chǎn)品的壽命均高于100000h,其中，產(chǎn)品1 和3 的壽命更是超過500000h,與產(chǎn)品壽命存在較大的不符合性。因此，邊界函數(shù)對比法在LED 照明產(chǎn)品壽命推算上也并不適合。

3. 3 基于溫度加速比對的LED 壽命推算方法及研究

該方法以溫度為壽命加速應(yīng)力，同時，低溫下的測試時間不應(yīng)低于6000h.基于該壽命推算方法，開展試驗條件與LED 照明產(chǎn)品壽命參數(shù)關(guān)系的試驗研究。

3. 3. 1 試驗方案

壽命燃點(diǎn)過程中，受LED 器件、透鏡、驅(qū)動等部件性能變化或產(chǎn)品散熱效果的影響，LED 照明產(chǎn)品壽命參數(shù)指標(biāo)的衰減主要表現(xiàn)在光通量衰減和顏色漂移兩個方面?？紤]到產(chǎn)品零部件間的交互影響，LED 照明產(chǎn)品的壽命評價試驗方法以整體LED 照明產(chǎn)品為研究對象，因此試驗條件的設(shè)定考慮針對整體產(chǎn)品的實(shí)際測試操作可行性。

本階段以燃點(diǎn)環(huán)境溫度為試驗應(yīng)力，設(shè)定不同溫度水平，在控溫環(huán)境溫度( ± 2℃) 下對燈進(jìn)行燃點(diǎn)試驗，采用積分球- 光譜輻射度計測量系統(tǒng)監(jiān)測燈在長期燃點(diǎn)過程中各溫度水平下LED 照明產(chǎn)品壽命參數(shù)指標(biāo)的變化情況。溫度水平的設(shè)定和試驗過程中樣品狀態(tài)的分析確認(rèn)是試驗的重要考慮因素。

首先采集試驗樣品，監(jiān)測不同燃點(diǎn)環(huán)境溫度下燈零部件的溫度，以確定溫度應(yīng)力試驗的極限水平，試驗結(jié)果如圖6 所示。

結(jié)合LED 照明產(chǎn)品各零部件的性能，對圖7 所示溫度監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，確定溫度應(yīng)力試驗的水平上限，進(jìn)而設(shè)定各燃點(diǎn)環(huán)境溫度水平。

3. 3. 2 實(shí)驗結(jié)果

采集代表性LED 照明產(chǎn)品，在不同環(huán)境溫度水平下進(jìn)行燃點(diǎn)和光色參數(shù)的測試，圖7 為相應(yīng)測試結(jié)果。

圖7 中偏下測試曲線為高環(huán)境溫度水平下的燃點(diǎn)測試試驗結(jié)果，偏上曲線為常態(tài)壽命燃點(diǎn)試驗溫度下的對比測試結(jié)果?？梢?，產(chǎn)品的光通維持率在高燃點(diǎn)環(huán)境溫度下呈現(xiàn)快速衰減趨勢，至1968h,樣品的光通量衰減達(dá)到58. 2%,這表明以環(huán)境溫度為加速測試因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因素，對試驗后樣品做拆解分析，測試各部件在燃點(diǎn)過程中所導(dǎo)致的光通量衰減，試驗結(jié)果表明，燃點(diǎn)過程中由LED 封裝體所導(dǎo)致的光通量衰減為57. 9%,基本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，產(chǎn)品在光通量快速衰減條件下并未出現(xiàn)非常態(tài)的壽命參數(shù)指標(biāo)變化或失效模式，即，LED 產(chǎn)品的壽命測試評價時間并不以常態(tài)低溫環(huán)境溫度下產(chǎn)品的光通維持率測試和不同維持率水平下相對一致的加速因子為必要條件，產(chǎn)品的壽命測試評價時間可在不改變產(chǎn)品失效模式的前提下縮減。

4 結(jié)論

在現(xiàn)有LED 相關(guān)壽命測試方法對比研究的基礎(chǔ)上，針對LED 照明產(chǎn)品的壽命測試評價方法開展研究。以燃點(diǎn)環(huán)境溫度為加速應(yīng)力的試驗研究表明，針對LED 照明產(chǎn)品的零部件溫度性能特性，在特定溫度水平下，產(chǎn)品的壽命評價參數(shù)指數(shù)存在顯著加速效果，同時，產(chǎn)品的光通量衰減因素和失效模式并未改變，因此，燃點(diǎn)環(huán)境溫度可作為有效的LED照明產(chǎn)品壽命加速應(yīng)力做深入研究。