LED燈具加速壽命測試方法

為了快速發(fā)現LED光源模塊的失效點(diǎn)和薄弱點(diǎn)，通常采用加速壽命試驗對其進(jìn)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(shí)間內取得加速情況下的失效率、壽命等數據，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內部物理化學(xué)的變化，迅速暴露出器件結構設計和材料的缺陷，為L(cháng)ED光源模塊結構設計和材料優(yōu)化提供依據和參考。目前常用的施加應力條件包括溫度、濕度、振動(dòng)與沖擊、太陽(yáng)輻射(紫外輻射)、電磁輻射、氣壓強度、化學(xué)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(dòng)，LED燈具可靠性試驗方法的關(guān)鍵在于如何采用應力的組合方式、施加時(shí)間和施加方式。按照在試驗時(shí)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(gè)固定的應力下進(jìn)行試驗，樣品在試驗期間所承受的應力保持不變，應力水平數不少于3個(gè)。該試驗的試驗時(shí)間較長(cháng)，樣品數量相對多一些。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(jiǎn)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(gè)方法，必須先測試LED芯片在55℃，85℃以及一個(gè)廠(chǎng)家指定的溫度環(huán)境下的6000小時(shí)光衰數據，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(shí)間還是太長(cháng)，無(wú)法適應市場(chǎng)的需要。

2.步進(jìn)應力加速壽命試驗

步進(jìn)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(shí)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(shí)間內觀(guān)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(shí)間間隔不容易確定。時(shí)間間隔太短，則變更應力時(shí)的過(guò)渡效應會(huì )對產(chǎn)品的老化結果帶來(lái)影響，時(shí)間間隔太長(cháng)，則與恒定應力加速壽命試驗無(wú)本質(zhì)區別。而且以步進(jìn)應力加速壽命試驗來(lái)確定產(chǎn)品的壽命——應力關(guān)系的話(huà)，誤差也相對較大。

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

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

(2)在每一個(gè)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據具有相同的分布形式，同時(shí)利用性能退化數據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(lèi)型。

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

(5)可以通過(guò)線(xiàn)性或線(xiàn)性化的表達式來(lái)描述產(chǎn)品的性能退化過(guò)程。

一般選定三個(gè)步進(jìn)溫度應力水平和一個(gè)恒定濕度應力水平，首先計算具體溫度應力步長(cháng)時(shí)間，然后確定置信度、樣品數量等，當試驗時(shí)間到達終止時(shí)間，選取擬合程度較高的退化模型擬合退化數據，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等可靠性特征，并計算出壽命。利用此方法一般測試時(shí)間為2000小時(shí)，可以滿(mǎn)足市場(chǎng)需要，但是最終可靠的研究成果還未通過(guò)與實(shí)際點(diǎn)燃燈具壽命的比對驗證。

3.序進(jìn)應力加速壽命試驗

序進(jìn)應力加速壽命試驗是樣品在試驗期間所承受的應力按時(shí)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(diǎn)是加速效率最高，試驗時(shí)間最短。但試驗的過(guò)程中應力隨時(shí)間連續增加，為了確定元器件的退化程度與應力-時(shí)間的依賴(lài)關(guān)系，需要在幾個(gè)不同的應力-時(shí)間變化率上重復做幾次試驗，因此這就決定了其統計分析非常復雜，而且試驗裝置比較昂貴，因而較少采用。

4.高加速壽命試驗

現在一個(gè)LED可靠性強化試驗方向是在步進(jìn)應力加速和序進(jìn)應力加速的基礎上，綜合其它應力條件的高加速壽命試驗(HALT)。根據標準GWM8287，高加速壽命試驗的第一步是進(jìn)行步進(jìn)溫度試驗。

第二步進(jìn)行快速溫度變化試驗。

第三步進(jìn)行步進(jìn)振動(dòng)試驗。

第四步進(jìn)行步進(jìn)振動(dòng)和快速溫度變化同時(shí)作用的試驗。

最后根據實(shí)際樣品情況在上述四個(gè)步驟的基礎上進(jìn)行序進(jìn)應力加速循環(huán)試驗，把幾種應力條件不斷提高，直到產(chǎn)品失效為止。這種方法的主要目的是找到產(chǎn)品的應力極限，不可預測壽命，一般試驗時(shí)間小于100小時(shí)。

這四種加速壽命試驗各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際的可靠性研究試驗中應針對不同試驗品特點(diǎn)進(jìn)行試驗方法的選擇。

 

 

目前LED燈具可靠性和加速壽命檢測方法都在研究當中，不同的研究機構都有自己的研究方向和觀(guān)點(diǎn)。筆者認為2000小時(shí)左右的加速測試時(shí)間市場(chǎng)可以接受，檢測費用也不會(huì )過(guò)高，應力加速測試時(shí)間結束后，除了測試常用的LED燈具光通量、色坐標等指標以外，建議可以加上LED電噪聲功率譜等一些可以反映微觀(guān)物理機制改變的可靠性指標。因為光通量的變化并不敏感，加速壽命測試后，某些LED燈具實(shí)際可靠性結構和微觀(guān)物理機制已經(jīng)發(fā)生變化，但是光通量和色坐標并沒(méi)有明顯變化，如果配以其他可靠性指標的測試可以提高可靠性檢測結果的可信度。

 

 

GCC認證、CE認證、FCC認證、IEC報告、RoHS認證、中國RoHS、REACH認證、電池類(lèi)UL4200A認證、LFGB認證、ErP認證、加州CP65認證、EN71認證、FDA認證、ASTM F963認證、CPSIA認證等相關(guān)產(chǎn)品檢測認證，歡迎來(lái)電咨詢(xún)！