關于LED燈具可靠性檢測工作的思考

　　除了以上原因，其余失效原因還包括芯片與基板的焊接空洞、層裂，透鏡的黃化、開裂，芯片的開路、短路等。

　　四、LED燈具加速壽命測試方法

　　為了快速發(fā)現(xiàn)LED光源模塊的失效點和薄弱點，通常采用加速壽命試驗對其進行可靠性研究試驗。所謂加速壽命試驗就是在不改變失效機理的前提下，采用提高應力的方法，使器件加速失效，以便在較短的時間內(nèi)取得加速情況下的失效率、壽命等數(shù)據(jù)，然后推算出在正常狀態(tài)應力條件下的可靠性特征量。加大應力情況下能加快LED內(nèi)部物理化學的變化，迅速暴露出器件結構設計和材料的缺陷，為LED光源模塊結構設計和材料優(yōu)化提供依據(jù)和參考。目前常用的施加應力條件包括溫度、濕度、振動與沖擊、太陽輻射(紫外輻射)、電磁輻射、氣壓強度、化學物質(zhì)(腐蝕氣體)、沙塵、電壓、電流等，多項研究證明，針對LED光源模塊比較有效的加速應力主要是溫度、濕度、電流和振動，LED燈具可靠性試驗方法的關鍵在于如何采用應力的組合方式、施加時間和施加方式。按照在試驗時施加應力的方式，加速壽命試驗可以分為以下幾種。

1.恒定應力加速壽命試驗

　　恒定應力加速壽命試驗是將樣品分為幾組，每一組都在一個固定的應力下進行試驗，樣品在試驗期間所承受的應力保持不變，應力水平數(shù)不少于3個。該試驗的試驗時間較長，樣品數(shù)量相對多一些。但與其他兩種加速壽命試驗相比是最為成熟的試驗方法，其試驗設備相對簡單，試驗條件易于控制，試驗結果誤差也較小，因而得到廣泛應用。目前美國能源之星對LED燈具壽命的測試就是采用這個方法，必須先測試LED芯片在55℃，85℃以及一個廠家指定的溫度環(huán)境下的6000小時光衰數(shù)據(jù)，然后再測試LED芯片在LED燈具中的溫度，就可以推算出LED燈具壽命。但是恒定應力加速方法所需要的時間還是太長，無法適應市場的需要。

　　2.步進應力加速壽命試驗

　　步進應力加速壽命試驗是樣品在試驗期間所承受的應力按一定的時間間隔階梯式增加，直至樣品產(chǎn)生足夠的退化為止。該試驗能夠在較短的時間內(nèi)觀察到元器件的失效，而且只需要一組試驗樣品。但是兩組應力之間的時間間隔不容易確定。時間間隔太短，則變更應力時的過渡效應會對產(chǎn)品的老化結果帶來影響，時間間隔太長，則與恒定應力加速壽命試驗無本質(zhì)區(qū)別。而且以步進應力加速壽命試驗來確定產(chǎn)品的壽命——應力關系的話，誤差也相對較大。

　　目前一個研究熱點就是利用步進溫度應力和恒定高濕度應力對LED光源子系統(tǒng)進行加速退化試驗，從而預測其壽命。運用這個方法必須基于以下五個假設：

　　(1)試驗樣品經(jīng)歷的性能退化不可逆轉(zhuǎn)，即性能退化過程具有單調(diào)性。

　　(2)在每一個加速應力水平下，試驗樣品的失效機理與失效模式均保持不變。

　　(3)在不同應力水平下試驗樣品的加速退化數(shù)據(jù)具有相同的分布形式，同時利用性能退化數(shù)據(jù)得到的樣品偽失效壽命在不同應力水平下應服從同一分布類型。

　　(4)試驗樣品具有“無記憶特性”，其殘余壽命與累積的方式無關，僅取決于加載的應力水平和已累積失效部分。

　　(5)可以通過線性或線性化的表達式來描述產(chǎn)品的性能退化過程。

　　一般選定三個步進溫度應力水平和一個恒定濕度應力水平，首先計算具體溫度應力步長時間，然后確定置信度、樣品數(shù)量等，當試驗時間到達終止時間，選取擬合程度較高的退化模型擬合退化數(shù)據(jù)，計算出樣品在恒定高濕應力下不同溫度應力水平的偽失效壽命，最后求出正常應力水平下的光源可靠度分布函數(shù)等可靠性特征，并計算出壽命。利用此方法一般測試時間為2000小時，可以滿足市場需要，但是最終可靠的研究成果還未通過與實際點燃燈具壽命的比對驗證。

　3.序進應力加速壽命試驗

　　序進應力加速壽命試驗是樣品在試驗期間所承受的應力按時間等速增加，直至樣品產(chǎn)生足夠的退化為止，該試驗的優(yōu)點是加速效率最高，試驗時間最短。但試驗的過程中應力隨時間連續(xù)增加，為了確定元器件的退化程度與應力-時間的依賴關系，需要在幾個不同的應力-時間變化率上重復做幾次試驗，因此這就決定了其統(tǒng)計分析非常復雜，而且試驗裝置比較昂貴，因而較少采用。

　　4.高加速壽命試驗

　　現(xiàn)在一個LED可靠性強化試驗方向是在步進應力加速和序進應