可靠性寿命试验

第29卷第4期 应用光学 V01.29No.4 2008年7月 Journal of Applied 0ptics

JuI.2008

文章编号:1002—2082(200804一0533一04

大功率发光二极管可靠性和寿命评价试验方法

贺卫利,郭伟玲,高 伟,史 辰,陈 曦,吴 娟,陈建新

(北京工业大学电控学院光电子技术实验室,北京100022

摘 要:介绍了发光二极管(LED的发展简史。提出可能影响LED可靠性的几种因素,主要有 封装中的散热问题和LED本身材料缺陷。对于LED可靠性,主要方法是通过测试其寿命来分析其 可靠性,一般采取加速实验的方法来测试推导LED寿命。介绍了根据加速应力(主要分为单一加 速应力和复合加速应力2种评价LED寿命的测试方法。在不同加速试验应力条件下测试了大功 率LED可靠性,并建立了LED寿命的几种数学模型。最后根据具体实例,通过选择加速应力和试 验方法,给出具体推导LED寿命的数学公式。

关键词:发光二极管;寿命评价试验方法;加速应力;数学模型

中图分类号:TN384文献标志码:A

Test method of life—time and reliability eValuation for high—power LED

HE Wei—li, GUO Wei—ling,GA0 (0ptoelectronic Technology Lab, Wei,SHI

Chen,CHEN Xi,

Beijing University of Technology,

WU Juan,CHEN Jian—xin Beijing 100022,China

Abstract:The development history of the light—emitting diode(LEDis introduced.

SeVeral factors influencing LED reliability are put forward,among which the material

ｈｔｔｐ：７７　ＷＷＷ．ｓｔｈｅａ　ｃｏｒｎ　（７１＂１　

１　加速寿命试验的特点　

１．１加速寿命试验的意义　

对于家电这样的高可靠性产品，加速寿命试验是一个重要的　

课题。因为如果采用在正常条件下做寿命试验的方法来估计产品　

的可靠性寿命特征，往往要耗费很长的时间，甚至来不及做完寿　命试验，产品就会因性能落后而被淘汰。虽然可以用增大样本量　

的方法缩短试验时间，但家电产品由于试验成本所限不可能抽取　

大量样本，为了缩短试验时间，需采用加速寿命试验方法。　

１＿２加速寿命试验的种类　

加速寿命试验按应力施加方式可分为四种类型：　

亘定应力加速寿命试验：将一定数量的试件分成几组，每组　

固定在一个应力水平下试验，通过数组试样在不同应力下的试验，　

就可以确定寿命与应力的关系，这种加速试验程序简单，应用最广。　

②步进应力加速寿命试验：将一定数量的试件分成几组，每　

组规定各步加载的时间，试验中，应力由低到高逐级增长，一直　

做到试件大量故障为止。应力升距和时间步长的变化可构成各　

种试验方案，这种试验方式节省试样，但程序复杂。　⑧序进应力加速寿命试验：将一定数量的试件按一定规律　

增大应力下做寿命试验。需要有专门的施加应力的控制设备。　④变应力加速寿命试验：将一定数量的试件在任意变动的应　

力荷载下做寿命试验。可以直接采用实际应力和时间荷载谱试验，　

并且可以利用其它试验的有效数据共同进行参数评估，因此可以　减少试验样本量，也可以提高估计精度，是加速寿命试验的方向。　

在上述四种方法中，以恒定应力加速寿命试验方法较为成　样　

命　

‘—　体　

１．３故障模式与故障物理分析　

加速寿命试验的前提是不改变产品故障的机理，因此在进　

行加速寿命试验之前，应对受试产品进行故障模式与故障机理　

分析。这里故障模式、故障原理和故障机理是不同的概念：　

①故障原理：是从原理上，即从原子和分子的角度来解释产　

品的故障现象。它是故障机理分析的理论基础。　②故障模式：是产品故障时的外部现象，如：断线、短路、磨　

产品寿命可靠性试验MTBF计算规范

产品寿命可靠性试验是指通过对产品进行一系列的测试和评估，来确定产品在一定时间内的寿命和可靠性水平。在进行试验的过程中，需要计算产品的平均无故障时间（Mean Time Between Failures，简称MTBF），以评估产品的可靠性。

MTBF是指在产品使用过程中，平均能够正常运行的时间，通常以小时为单位。计算MTBF需要考虑到产品在正常使用过程中可能发生的故障情况，并根据试验数据进行统计分析。

以下是产品寿命可靠性试验MTBF计算的一般规范：

1.提前计划：在进行试验之前，需要做好详细的计划，确定试验的具体目标、时间、资源和样本数量等方面的要求。同时，需要确定试验中所需要的测量设备和方法，以及数据收集和分析的流程。

2.样本选择：选择代表性的样本进行试验，并保证样本数量的充分性。样本应该具有较高的可靠性，能够反映实际使用情况。样本的选择应遵循统计学原理，例如采用随机抽样或分层抽样等方法。

3.数据收集：在试验过程中，需要及时、准确地收集产品的故障数据。通常可以通过使用故障记录表或故障报告等方式进行数据的记录。同时，还需要记录产品的使用情况、工作环境等其他相关信息。

4.故障数据分析：根据试验中收集的故障数据，进行统计分析。可以使用各种统计方法，如参数估计、假设检验、生存分析等方法，对故障数据进行分析和处理。 5.MTBF计算：根据试验数据和统计分析的结果，计算产品的MTBF值。一般来说，可以使用以下公式计算MTBF：

MTBF=Σ运行时间/故障次数

其中，Σ运行时间表示产品的总运行时间，故障次数表示产品在试验中发生的故障次数。

6.结果分析与评估：根据计算得到的MTBF值，对产品的寿命和可靠性进行评估。可以根据产品的设计要求和实际使用情况，确定MTBF是否满足要求，并对可能存在的问题进行分析和改进。

7.报告撰写：根据试验结果和评估，编写试验报告，详细说明试验的目的、过程、数据分析结果和结论等内容。报告要清晰、准确地描述试验过程和结果，以便后续的决策和改进。

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1 / 7 产品寿命可靠性试验MTBF计算规

一、目的：

明确元器件及产品在进展可靠性寿命试验时选用标准的试验条件、测试方法

二、围：

适用于公司所有的元器件在进展样品成认、产品开发设计成熟度/产品成熟度〔DMT/PMT〕验证期间的可靠性测试及风险评估、常规性ORT例行试验

三、职责：

DQA部门为本文件之权责单位，责权主管负责本档之管制，协同开发、实验室进展试验，并确保供给商提交的元器件、开发设计产品满足本文件之条件并提供相关的报告。

四、容：

MTBF:平均无故障时间

英文全称:Mean Time Between Failure

定义:衡量一个产品〔尤其是电器产品〕的可靠性指标,单位为“小时〞.它反映了产品的时间质量,是表达产品在规定时间保持功能的一种能力.具体来说,是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔,它仅适用于可维修产品,同时也规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为MTBF

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MTBF测试原理

1.加速寿命试验 (Accelerated Life Testing)

1.1执行寿命试验的目的在于评估产品在既定环境下之使用寿命.

1.2 常規试验耗時较长,且需投入大量的金钱,而产品可靠性资讯又不能及时获得并加以改善.

1.3 可在实验室时以加速寿命试验的方法,在可承受的试验时间里评估产品的使用寿命.

1.4 是在物理与时间根底上,加速产品的劣化肇因,以较短的时间试验来推定产品在正常使用状态的寿命或失效率.但根本条件是不能破坏原有设计特性.

1.5 一般情況下, 加速寿命试验考虑的三个要素是环境应力,试验样本数和试验时间.

1.6 一般电子和工控业的零件可靠性模式及加速模式几乎都可以从美軍规或相关标准查得,也可自行试验分析,获得其数学经历公式.