LED照明产品加速测试中结温测量及寿命预测修正方法研究LED照明产品因其所拥有的能耗低、寿命长、重量轻等特点日益成为照明市场的主流灯具种类,而对LED寿命预测的传统方法需要至少6000小时老化时间,花费较多的时间成本、人力以及能源,因此对LED照明产品加速测试的研究已经成为照明行业热点问题。在加速测试寿命预测模型中,结温是能够直接影响寿命预测结果的重要参量,以往的寿命预测模型往往将结温视为定值,而一些研究证实随着加速老化的进行,结温随着时间发生改变。本文对LED照明产品整灯温度应力加速测试中的结温测量方法以及通过结温的测量对寿命预测修正方法进行了研究,具体内容包括以下4个方面:1.研究了白光LED照明产品中的混合荧光粉在温度应力加速老化过程中衰退速率的表现。通过对混合荧光粉LED照明产品加速寿命测试过程中的光谱分解和不同荧光粉的光谱特征提取,证明了不同的荧光粉自身的衰减速率与是否和其他荧光粉混合无关,不同的荧光粉在加速老化过程具有不同的衰减速率,进而证明LED照明产品的结温与蓝白比的关系随着加速老化过程会发生改变;2.研究了加速老化过程中LED照明产品整灯的结温非在线测量方法,及非在线加速寿命预测的修正。
搭建了实验平台,对7只LED灯具进行两个温度的阶梯应力加速寿命实验,通过测量加速老化过程中不同时间点的不同结温条件下的蓝白比建立相应时间点的结温与蓝白比方程,进而获得该时间点的结温。实验结果表明,在加速老化过程中结温与蓝白比具有较好的线性关系。在两个阶段的加速老化过程中,25℃环境稳定工作状态下的LED样品结温从61.6℃-63.3℃区间分布上升至71.7℃
-73.2℃区间分布,上升的温差可达9.5℃-11.4℃。然后根据结温的变化量对光通量进行修正,对于80℃和70℃的加速温度,未修正的非在线加速寿命预估偏差分别在-12.8%至-18.6%之间和-12.5%至-20.3%之间;3.研制了一套可应用于整灯测量的LED照明产品在线加速测试系统。
该系统包含加速老化单元和光学检测单元两个部分,利用光学通道联接,可以实现LED照明产品整灯的温度加速老化和在线光学参数测量功能。并对该系统的关键部件和机构进行了仿真和分析。最终系统可以实现光通量测量误差≤±0.33%,蓝白比测量误差≤0.5%;4.利用LED照明产品在线加速测试系统对LED整灯的结温在线测量方法进行研究,并对在线加速寿命预测进行修正。对12只LED
样品进行两个阶段的温度应力加速老化试验,通过在加速老化过程中不同时间节点的不同结温条件下的蓝白比建立相应时间点的结温与蓝白比方程,进而获得该时间点的结温。
结果表明,在加速老化过程中结温与蓝白比具有较好的线性关系。LED样品
在加速环境稳定工作状态下的结温第一个阶段从98.5℃-104.2℃区间分布上升
至108.4℃-112.7℃区间分布,上升的温差可达8.5℃-11.3℃;第二个阶段从93℃.4-97.3℃区间分布上升至97.6℃-101.9℃区间分布,上升的温差可达 3.2℃-6.5℃。然后根据结温的变化量对光通量维持率进行修正,结果表明对于80℃和70℃的加速温度,未修正的在线加速寿命预估偏差分别在-12.1%至-17.5%之间和-8.3%至-12.8%之间。得到两个环境温度下样品的加速寿命之后,可由Arrhenius 模型计算LED样本的激活能,进而得到常温寿命的预估值,未修正的常温寿命预
估偏差为14.7%。
本文对LED照明产品在温度应力加速测试中结温的测量方法及结温对寿命
预测的修正方法进行了研究,在相关行业内具有一定的创新性和实用前景。