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LED加速寿命和可靠性试验

时间: 2024-07-11 17:28:36 |   作者: 江南网页官方网站app下载

  很长,像传统光源采用2h45min开、15min关的循环测试到寿命终了,对LED产品的测量显然不现实。因此有必要对LED产品采用加速老化寿命试验[1],同时,也应当测试LED的热学特性、环境耐候性、电磁兼容抗扰度等与寿命和可靠性紧密关联的性能,以综合分析LED的寿命。

  LED产品制造中的每一个元件和环节都会对其可靠性和寿命产生一定的影响,例如,LED结和基板的虚焊、LED荧光粉的热猝灭和退化、封装材料的退化以及驱动器的失效等,最后退化的可能才是半导体(PN结)本身。这一些因素导致LED产品失效(退化)的方式也不完全一样,一般可分为缓变退化(gradual degradation)和瞬变退化(abrupt degradation)。

  流明维持率下降,即光衰,一般以初始光通量为100%,当LED产品的流明维持率下降到初始值的70%或50%时,认为LED失效,流明维持寿命相应记为L50或L70;

  颜色漂移,受到荧光粉或封装材料的变化,LED的颜色会在寿命期间内发生漂移,该漂移应在指定范围以内(如△uv0.007),超过范围则视为LED失效;

  热阻变化和其它热特性参数曲线,热特性与寿命息息相关,对热特性的测量和分析有助于找出LED可靠性的薄弱环节;

  LED的瞬变退化(失效)即LED的光输出突然降为0,其主要退化包括:抗电磁干扰能力:静电放电、雷击浪涌、快速群脉冲、周波跌落;高低温冲击耐受性特性;盐雾、耐湿、振动等。

  针对LED的主要缓变退化,国际上已有有关标准相继发布,以是北美体系和国际照明委员会(IEC)体系最为典型,我国标准则基本融合了这两个体系。

  北美体系和IEC系统在对LED产品的寿命要求和试验方法方面都有所区别,但针对于LED灯具寿命的评估,二者都提出直接老化测试灯具,或根据封装LED、LED模块等的老化试验进行推算。

  如表1所示,Energy Star将对LED灯具寿命的试验方法分为选项1和选项2,其中,选项1是通过测试光源推导灯具的寿命;而选项2仅适用于光源和灯具不可分的一体化灯具,直接测试灯具的光通维持率。选项1,L70(6k)的表示是指,利用6000h(6K)的老化测试推导出的流明维持寿命L70的时间。

  老化温度:指定点壳温(Ts)为55℃,85℃和第三个指定温度,三个温度覆盖灯具中LED光源的Ts温度。

  样本数量要求及其与外推寿命时间的关系:20个以上样品,外推寿命最高为老化时间的6倍;10-19个,外推寿命最高为老化时间的5.5倍;

  数据记录:每个LED的光通维持、中间值、标准偏差、最小和最大光通维持率值;

  IEC体系中用Lx Fy 来表征LED产品的寿命,其中,Lx表示光通量维持率,如L70;Fy表示失效率,包括缓变失效率By和瞬变失效率Cy。例如:L70F50为30000h是指:50%的模块在30000h后的光通维持率在70%以下。

  对于普通照明用的白光LED产品,IEC并不强调对声称的寿命做验证,而是对限定时间的流明维持率进行分级。

  IEC 中对LED模块和灯具的光通维持率测试如表2所示。格外的注意的是IEC体系中,LED模块或灯具的瞬变失效和缓变失效是要在最终的Fy指标上反映出来的。对于一组LED模块,按试验样品20个计算,若声称F50,则至少n-2个模块通过;若声称F10,则n个模块全部通过试验。

  老化试验中的温度也特别需要我们来关注。LED模块老化应在外壳指定点为Tp温度下老化,相当于北美体系中的Ts;而灯具则在环境和温度Tq下考察其性能,并且应确保在声称的Tq max下, 模块温度Tp不会超过。

  对于加速老化和寿命的测试,无论采用北美体系或IEC体系,其硬件测量装置基本相同,一般最重要的包含恒温试验箱、多路电源、多路温度巡检仪等。目前国内外对于LED加速老化和寿命检测系统的研制也十分关注。由于LED光源或灯具的光色性能需在室温(25℃1℃)条件下测量,因此国外典型设备通常要和积分球光谱仪系统结合起来,在LED老化到一段时间后冷却恒温箱内温度,并将被测LED取出到积分球系统中进行光色测量。该操作的流程很繁琐,若测试间隔时间较短,则整个老化测试十分费时费力,而当测试间隔较长是,则不能及时反映LED光色参数的变化过程,被测LED的失效时间的记录误差较大。

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