CN101788652B - 一种电子节能灯使用寿命的快速检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子节能灯使用寿命的快速检测方法。现有检测方法周期长、效率低。本发明方法首先将两组电子节能灯置于高温度应力条件下进行恒热应力加速寿命试验，得到试验寿命值；然后根据试验样品在高温度应力条件下的试验寿命结合阿伦尼斯模型计算试验样品在正常温度条件下的使用寿命。本发明方法很大地缩短了试验和检测时间，节约能源和其他试验成本且寿命的计算评估精度更高。

Description

一种电子节能灯使用寿命的快速检测方法

技术领域

本发明涉及一种电子节能灯使用寿命的快速检测方法，属于检测技术领域。

背景技术：

电子节能灯以其高光效、节电、环保、寿命长的优异性能被誉为第三代新光源，因为它具有高光效、节电、环保、寿命长的优异性能。我国是电子节能灯的生产、出口大国，也是全球最大的电子节能灯产品生产出口基地，然而许多中小企业电子节能灯产品的质量不容乐观。在节能、环保和质量意识日益增强的今天，要确保电子节能灯的质量，就需要采用科学、可行的方法对电子节能灯产品进行质量检测。

电子节能灯产品的寿命检测时间长，精准测试难度大，现有的检测手段和方法很难满足需求，因此对电子节能灯使用寿命检测技术的研究成为对电子节能灯进行质量检测的重要部分。

在目前情况下，检测机构对电子节能灯的寿命检测是按照现行国家标准(GB/T17262-2002)在15℃～40℃的无风环境中进行的，应避免通风过大。这种检测方法周期长，效率低。同时这种方法只是对电子节能灯进行常规的寿命测试，没有进行数据分析处理。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种电子节能灯使用寿命的快速检测方法。该方法相比常规手段能很大地缩短检测时间，提高对正常条件下电子节能灯使用寿命评估的精度。

本发明方法的具体步骤为：

步骤(1)在高温度应力条件下对电子节能灯进行恒热应力加速寿命试验；所述的高温度应力水平为50℃～70℃，所述的恒热应力加速寿命试验具体步骤为：

a、从一批下线的电子节能灯产品中随机抽选20个产品，分成两组，每组10个；

b、把选取的两组电子节能灯产品作为试验样品分别放置于设定好温度的两个温度试验箱中，两个温度试验箱的环境温度分别设定为t₁和t₂，保持温度试验箱相对封闭，温度试验箱内无对流空气；

c、利用电源控制设备对两个试验箱内的试验样品进行电源电压控制，设定每个试验样品的工作电压为额定电压220V±2％，频率为220Hz±0.5％，并对试验样品的电源设定自动通断时间周期：通电165分钟，断电15分钟，每个周期为3小时；

d、记录每个试验样品进行试验的初始时刻；

e、在试验过程中检查试验样品是否有明显失效现象或疑似失效现象，检查周期为3小时，对于有明显失效特征的试验样品，记录失效时刻，对于有疑似失效现象的试验样品应进行光电性能测试，如果测试结果为合格，则重复本步骤；如果测试结果为不合格，则判定为失效试验样品并记录失效时刻；进行光电性能测试，以及确定测试结果采用现有的测试技术；

f、试验一直进行到所有试验样品失效为止，根据各个试验样品的试验初始时刻和失效时刻计算各个试验样品的试验寿命；所述的试验样品的试验寿命为试验样品的失效时刻与初始时刻的差值；

步骤(2)根据试验样品在高温度应力条件下的试验寿命计算试验样品在正常温度条件下的使用寿命；

g、把每个试验箱中的试验样品的试验寿命数据组中的数据分别按从小到大的顺序整理排列；

h、对两组试验寿命数据组进行数据处理，所述的数据处理方法为：

令X＝lnt，其中

(n是实验样品总数，j是对应于试验寿命为为t时的失效累计样品数)是中位秩公式，表示每个试验样品的失效时间t_j对应的累积失效概率F(t_j)；

i、以X为横坐标向量，Y为纵坐标向量，利用Origin软件对处理后的两组数据进行直线拟合，得到对应两组高温度应力条件下试验数据拟合直线的斜率a₁和a₂，截距b₁和b₂及相关系数R₁和R₂；

j、计算试验样品的特征寿命η_i，

i＝1，2；

k、利用阿伦尼斯模型计算电子节能灯在正常使用条件下的寿命η，

$\mathrm{\η}=e^{\frac{E}{K}\left(\frac{T_1-T_1}{T_1{T}_2}\right)}{\mathrm{\η}}_i$

式中：E为波尔茨曼常数，K为开尔文温度常数，T₁和T₂为温度应力系数，T₁＝t₁+273.15，T₂＝t₂+273.15。

常规方法对电子节能灯进行使用寿命试验需要耗费时间8000小时以上，本发明方法能很大地缩短试验和检测时间，耗费时间为3000小时左右；本发明方法经过误差分析，使评估的误差控制在2％～3％的范围内，评估精度更高(极大似然估计法的误差一般为10％左右)，而且能较大地节约能源和其他试验成本，具有很高的经济效益和利用价值。

具体实施方式

本发明方法的步骤为：

步骤(1)在高温度应力条件下对电子节能灯进行恒热应力加速寿命试验，高温度应力水平为50℃～70℃，恒热应力加速寿命试验具体步骤为：

a、从一批下线的电子节能灯产品中随机抽选20个产品，分成两组，每组10个；

b、把选取的两组电子节能灯产品作为试验样品分别放置于设定好温度的两个温度试验箱中，两个温度试验箱的环境温度分别设定为50℃和70℃。保持温度试验箱相对封闭，使温度试验箱内无对流空气；

c、利用电源控制设备对两个试验箱内的试验样品进行电源电压控制，设定每个试验样品的工作电压为额定电压220V±2％，频率为220Hz±0.5％，并对试验样品的电源设定自动通断时间周期：通电165分钟，断电15分钟，每个周期为3小时；

d、记录试验样品进行试验的初始时刻；

e、在试验过程中采用定时观察和测量的方法检查试验样品是否有明显失效现象或疑似失效现象，时间间隔为3小时，对于有明显失效特征的试验样品，记录失效时刻，对于有疑似失效特征的失效样品应进行光电性能测试，如果测试结果为合格，则重复本步骤；如果测试结果为不合格，则判定为失效试验样品并记录失效时刻；

f、试验一直进行到所有试验样品失效为止，根据各个试验样品的试验开始时刻和失效时刻计算各试验样品的试验寿命；试验样品的试验寿命为试验样品的失效时刻与初始时刻的差值；

步骤(2)根据试验样品在高温度应力条件下的试验寿命计算试验样品在正常温度条件下的使用寿命；

本发明是在以下基本假定条件下实施的，具体包括四个假定条件。

假定1：在温度加速应力T_i下，电子节能灯的寿命服从威布尔分布，威布尔分布的分布函数为：

$F_i\left(t\right)=1-\exp [-{\left(\frac{t^{\′}}{{\mathrm{\η}}_i}\right)}^{m_i}]$ t′＞0

式中：m_i为电子节能灯在加速应力T_i下的形状参数，该参数直接影响着威布尔函数失效密度分布曲线的几何形状；η_i为电子节能灯在加速应力T_i下的特征寿命，它决定着失效密度分布曲线的陡度，也具体表示出电子节能灯寿命的长短，t′为试验温度。此假定表明，加速应力水平的改变是不会改变寿命分布模型；

假定2：对电子节能灯进行加速寿命试验的前提必须建立在电子节能灯的失效机理不变的基础上。由威布尔分布函数可以知道威布尔分布的形状参数反映产品的失效机理，从数学角度来讲，就是保持试验样品的形状参数不变，因此可以有一下假设：

m₀＝m₁＝m₂＝m₃＝m₄＝m

若各加速应力水平下形状参数的估计值分别为m₁，m₂，m₃，m₄，那么形状参数可以根据假定2取加权平均：

$m=\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i\stackrel{\‾}{m_i}/\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i$

其中：n_i为该加速温度应力水平下试验样品的总数。

假定3：通过大量试验数据的分析研究，我们认为电子节能灯的加速(寿命)模型符合阿伦尼斯(Arrhenius)方程，通过该方程我们可以知道电子节能灯试验样品的特征寿命与在试验过程中施加的加速温度应力水平满足如下的关系式：

lnη＝α+β/T

其中：α，β为加速系数；T为绝对温度；

假定4：Nelson于1980年提出了著名的Nelson原理：样品的剩余储存寿命仅与当时已累计失效部分和当时应力水平有关，而与累计方式无关。因此我们可以认为电子节能灯试验样品在温度加速应力T_i下，工作了时间t_i后累计的失效概率为F_i(t_i)，相当于该试验样品在温度加速应力T_j下，工作了时间t_j后所累积的失效概率F_j(t_j)，即：

F_i(t_i)＝F_j(t_j)

在以上假定的情况下，根据试验样品在高温度应力条件下的试验寿命计算试验样品在正常温度条件下的使用寿命；

g、把每个试验箱中的试验样品的试验寿命数据组中的数据分别按从小到大的顺序整理排列；

h、对两组试验寿命数据组进行数据处理，所述的数据处理方法为：

令X＝lnt，其中

(n是实验样品总数，j是对应于试验寿命为t时的失效累计样品数)是中位秩公式，表示每个试验样品的失效时刻t_j对应的累积失效概率F(t_j)；

i、以处理后的X为横坐标向量，Y为纵坐标向量，利用Origin软件(Origin软件为成熟的软件产品)对处理后的两组数据进行直线拟合，得到对应两种高温度应力条件下试验数据拟合直线的斜率a₁和a₂，截距b₁和b₂及相关系数R₁和R₂；

j、计算试验样品的特征寿命η_i，

i＝1，2；

k、利用阿伦尼斯模型计算电子节能灯在正常使用条件下的寿命η，

$\mathrm{\η}=e^{\frac{E}{K}\left(\frac{T_2-T_1}{T_1{T}_2}\right)}{\mathrm{\η}}_i$

式中：E为波尔茨曼常数，K为开尔文温度常数，T₁和T₂为温度应力系数，T₁＝t₁+273.15，T₂＝t₂+273.15。

根据本发明的第一方面，公开了一种电子节能灯使用寿命快速检测技术中的加速寿命试验方案，其中该方案采用恒热应力加速寿命试验的方法，使试验样品在50℃和70℃两组应力条件下运行；

根据本发明的第二方面，公开了一种电子节能灯使用寿命快速检测技术中的试验样品工作状态控制方法，该方法采用自动定时通断的方法；

根据本发明的第三方面，公开了一种电子节能灯使用寿命快速检测技术中使用寿命的快速评估方法，其中该方法采用威布尔分布函数描述电子节能灯的寿命特征，并对试验数据进行线性拟合，利用阿伦尼斯加速模型对试验数据进行外推，得到电子节能灯在正常使用条件下的寿命。

Claims (1)

1.一种电子节能灯使用寿命的快速检测方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤(1)在高温度应力条件下对电子节能灯进行恒热应力加速寿命试验；所述的高温度应力水平为50℃～70℃，所述的恒热应力加速寿命试验具体步骤为：

a、从一批下线的电子节能灯产品中随机抽选20个产品，分成两组，每组10个；

b、把选取的两组电子节能灯产品作为试验样品分别放置于设定好温度的两个温度试验箱中，两个温度试验箱的环境温度分别设定为t₁和t₂，保持温度试验箱相对封闭，使温度试验箱内无对流空气；

c、利用电源控制设备对两个试验箱内的试验样品进行电源电压控制，设定每个试验样品的工作电压为额定电压220V±2％，频率为220Hz±0.5％，并对试验样品的电源设定自动通断时间周期：通电165分钟，断电15分钟，每个周期为3小时；

d、记录每个试验样品进行试验的初始时刻；

e、在试验过程中检查试验样品是否有明显失效现象或疑似失效现象，检查周期为3小时，对于有明显失效特征的试验样品，记录失效时刻，对于有疑似失效现象的试验样品应进行光电性能测试，如果测试结果为合格，则重复本步骤；如果测试结果为不合格，则判定为失效试验样品并记录失效时刻；

f、试验一直进行到所有试验样品失效为止，根据各个试验样品的试验初始时刻和失效时刻计算各个试验样品的试验寿命；所述的试验样品的试验寿命为试验样品的失效时刻与初始时刻的差值；

步骤(2)根据试验样品在高温度应力条件下的试验寿命计算试验样品在正常温度条件下的使用寿命；

g、把每个试验箱中的试验样品的试验寿命数据组中的数据分别按从小到大的顺序整理排列；

h、对两组试验寿命数据组进行数据处理，所述的数据处理方法为计算横坐标向量X和纵坐标向量Y；X＝lnt，其中

n是每组试验样品总数，j是对应于试验寿命为t时的失效累计样品数；

i、以X为横坐标向量，Y为纵坐标向量，利用Origin软件对处理后的两组数据进行直线拟合，得到对应两组高温度应力条件下试验数据拟合直线的斜率a₁和a₂，截距b₁和b₂及相关系数R₁和R₂；

j、计算试验样品的特征寿命η_i，i＝1，2；

k、利用阿伦尼斯模型计算电子节能灯在正常使用条件下的寿命η，

$\mathrm{\η}=e^{\frac{E}{K}\left(\frac{T_2-T_1}{T_1{T}_2}\right)}{\mathrm{\η}}_i$

式中：E为波尔茨曼常数，K为开尔文温度常数，T₁和T₂为温度应力系数，T₁＝t₁+273.15，T₂＝t₂+273.15。