LED照明灯具可靠性测试方法及使用寿命

发表于 : 2022-07-13 来源:崧盛电源

近年来,由于LED的技术发展迅速,主要性能指标有很大提高,目前LED器件的发光效超过200lm/W,产业化水平达110~120lm/W,可以作为光源在领域推广应用,目前已进入室外景观照明、功能性照明、商用照明等领域。


在应用过程中,有几个主要技术和成本问题,如LED照明灯具的能效还不高,LED白光的光色在某些照明场合还不合适,LED的可靠性还不高,有些产品寿命很短,另外LED灯具的价格目前普遍偏高等,这些问题有待进一步解决和提高。业界同行对LED光源的可靠性和成本问题比较重视,均在努力解决之中。本文也将着重对这两个问题进行较为详细的描述及分析。


一、LED照明灯具可靠性


有关LED照明灯具的分类、性能指标及可靠性等,美国“能源之星”中已有很具体的规定,可靠性指标中,主要规定LED照明灯具寿命3.5万小时,在全寿命期内色度变化在CIE1976中0.007以内。美国SSL计划中规定白光LED器件寿命在2010~2015年中为5万小时。国内对LED照明灯具的寿命要求一般也提到3~3.5万小时。


上述提到LED灯具寿命和色保持度的指标,从目前来看是很高的,实际上很多LED灯具还达不到这个要求,因为LED灯具所涉及的技术问题很多、很复杂,其中主要是系统可靠性问题,包含LED芯片、封装器件、驱动电源模块、散热和灯具的可靠性。以下分别对这些问题进行分析:


1、LED灯具可靠性相关内容介绍


在分析LED灯具可靠性之前,先对LED可靠性有关的基本内容作些介绍,将对LED灯具可靠性的深入分析有所帮助。


本质失效、从属失效


LED器件失效一般分为二种:本质失效和从属失效。本质失效指的是LED芯片引起的失效,又分为电漂移和离子热扩散失效。从属失效一般由封装结构材料、工艺引起,即封装结构和用的环氧、硅胶、导电胶、荧光粉、焊接、引线、工艺、温度等因素引起的。


十度法则


某些电子器件在一定温度范围内,温度每升高10℃,其主要技术指标下降一半。实践证明,LED器件热沉温度在50℃至80℃时,LED寿命值基本符合十度法则。最近也有媒体报道:LED器件温度每上升2℃,其寿命下降10%,当温度从63℃上升至74℃时,平均寿命下降3/4.因为器件封装工艺不同,完全可能出现这种现象。


寿命的含义


LED寿命是指在规定工作条件下,光输出功率或光通量衰减到初始值的70%的工作时间,同时色度变化保持在0.007内。


LED平均寿命的意义是LED产品失效前的工作时间的平均值,用MTTF来表示,它是电子器件最常用的可靠性参数。


可靠性试验内容包括可靠性筛选、环境试验、寿命试验。我们这里所讨论的只是寿命试验,其他项目暂不考虑。


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