CN103940585A - 基于多水平步降应力的led照明产品加速衰减试验的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法，包括如下步骤：1）设定置信度数值和样品数量；2）对目标试样进行高加速寿命试验，得到最高极限温度应力水平；3）设定恒定湿度应力、多个步降温度应力水平及试验总时间，设定各温度应力的步长时间及测量时间节点；4）测量目标试样的光通量初始值，得到光通量衰减轨迹数据；5）进行衰减机理指标检验；6）计算目标试样伪失效寿命；7）对伪失效寿命进分布检验，选择分布函数；8）结合阿伦尼斯温度加速模型得到目标试样可靠度分布函数、平均寿命及中位寿命。这种方法能改善步进应力试验方法在LED照明产品上应用的柔性和通用性，进一步缩短加速时长和提高加速试验评估寿命预测精度。

Description

基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法

技术领域

本发明涉及LED照明产品的加速衰减试验技术，具体是一种基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode)因其寿命长，无污染，高效节能等优点而备受青睐。在通用照明领域，它的广泛应用将是继白炽灯之后的又一场革命。然而，现阶段缺乏切实可行的LED照明灯具可靠性加速寿命试验方法及标准，这成为制约LED进入通用照明领域的瓶颈。

美国能源之星提出对试验样品进行至少6000小时的常温试验，而这样的要求对于力图高效开发的企业来说难以实行。为解决该问题，专利公开号为CN102890249A的发明中提出了使用子系统分解的方法进行可靠性评估。基于该专利使用的LED照明灯具的子系统分解的方法，专利公开号为CN103292982A发明中提出使用3步步进温度应力，湿度恒定在85%RH的LED灯具的加速衰减试验方法。

然而，一方面，在过低的应力水平下对LED产品进行加速试验时，部分产品，含LED封装器件及LED照明灯具产品，会处于激活期，光参数会在一段时间内出现漂高现象，即光通输出大于初始值，从而导致三步步进应力的加速试验完成后试验数据不足以外推产品寿命信息的情况；另外一方面，由于不同产品的应力耐候性不一样，也可能会出现3步步进应力的加速试验完成后，产品光通量维持率没有衰减到失效阀值L70，即光通量衰减为初始值的70%,进而导致产品寿命的估算精确度过低，同时精确度也无法进一步被提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法。这种方法能改善步进应力试验方法在LED照明产品上应用的柔性和通用性，进一步缩短加速时长和提高加速试验评估寿命的精度。

实现本发明目的的技术方案是：

基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法，包括如下步骤：

1）设定置信度数值和样品数量，并准备目标试样；

2）对LED目标试样进行高加速寿命试验，得到在衰减机理不发生改变时目标试样最高极限温度应力水平；

3）设定恒定湿度应力、多个步降温度应力水平及试验总时间，设定各温度应力的步长时间及测量时间节点；

4）测量目标试样的光通量初始值，并在恒定湿度和多水平步降温度应力环境下得到目标试样的光通量衰减轨迹数据；

5）利用复合指数衰减轨迹模型拟合各温度应力下的性能衰减数据，进行各应力水平的衰减机理指标检验；

6）计算目标试样在恒定高湿度应力下不同温度应力水平的伪失效寿命，并将该伪失效寿命折算为目标试样在实际使用环境的湿度应力下不同温度应力水平的伪失效寿命；

7）对目标试样实际使用的湿度应力下不同温度应力水平的伪失效寿命进行正态分布、威布尔分布及对数正态分布检验，并选择分布函数；

8）结合阿伦尼斯(Arrhenius)温度加速模型，求出分布函数的分布参数，并得到目标试样在在实际使用的环境应力水平下的可靠度分布函数、平均寿命及中位寿命。

步骤2）中，把目标试样的光、色性能参数发生急剧衰减或者目标试样致命失效的温度点作为目标试样的最高极限温度应力，根据该极限温度应力设置各应力水平。

步骤3）中，设置一个恒定的高湿度应力水平和多个从高到低顺序连续加载的温度应力的三步基础试验，同时根据最大容许的试验时长，设置一个备用应力水平作为备选的试验。设置三步基础试验的总试验时间为1500-2000小时，每个应力开始和结束的时间点分别测量一次样品性能数据；同时，为保证有足够的外推实验数据，在应力加载的过程中至少再设定两个样品性能数据测量时间点，即每个应力水平至少有四组测量数据。

步骤4）中，如果试验评估对象为LED照明灯具产品，应按照公开号为CN102890249A的专利申请公开的基于子系统分解的LED照明灯具加速试验方法对试验评估对象进行处理，然后把光源子系统作为目标试样，加速试验平台的搭建需参照公开号为CN103292982A的专利申请公开的基于子系统分解的LED照明灯具加速试验方法搭建，并得到目标试样的光通量衰减轨迹数据。

步骤5）中，利用复合指数衰减轨迹模型拟合目标试样的光通量衰减轨迹，数据拟合过程中，通过检验各应力水平下的衰减机理指标参数α大小差值小于0.2，近似判定目标试样的衰减机理没有产生变化。

步骤6）中，试验过程中温度应力水平从高到低的顺序连续加载，同时各温度应力水平使用同一个湿度应力。

步骤7）中，所述合适的分布函数为检验优度大于0.9的分布函数之一。

所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法是基于如下五点假设：

假设一：目标试样经历的性能衰减不可逆转，即性能衰减过程具有单调性；

假设二：在每一个加速应力水平下目标试样的失效机理与失效模式均保持不变；

假设三：在不同应力水平下目标试样的加速衰减数据具有相同的分布形式，同时利用性能衰减数据得到的目标试样伪失效寿命在不同应力水平下应服从同一分布类型，如威布尔（Weibull）分布；

假设四：目标试样的残余寿命与累积的方式无关，仅取决于加载的应力水平和已累积失效部分；

假设五：目标试样的性能衰减过程可以用亚马克西衰减轨迹模型来描述。

所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法适用于在LED封装器件或LED照明灯具产品的光源子系统中的应用。

这种方法的优点在于：应用了从高到低的多个温度应力水平顺序连续加载，在试验加速时长容许的范围内，改善了步进应力试验方法在LED照明产品上应用的柔性和通用性，进一步缩短了加速时长和提高加速试验评估寿命预测精度。如此使加速衰减试验方法会更具有针对性，为进一步探索适合于LED照明产品的加速衰减试验方法具有非常重要的意义。

附图说明

图1为实施例中基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验方法流程方框示意图；

图2为实施例中样品数量与置信度的关系曲线示意图；

图3为实施例中流明维持率随温度应力水平变化的示意图；

图4为实施例中步降加速衰减试验的流明维持率变化轨迹示意图；

图5为实施例中步升加速衰减试验流明维持率变化轨迹示意图；

图6为实施例中折算单个试样试验数据后的理论退化曲线示意图；

图7为实施例中折算所有试样试验数据后的拟合残差示意图；

图8为实施例中各应力水平的退化机理指标α参数示意图；

图9为实施例中目标试样（LED筒灯光源子系统）在正常应力水平时的可靠度曲线示意图；

图10为实施例中LED筒灯灯具系统可靠度曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步阐述，但不是对本发明的限定。

实施例：

如图1所示：基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法，包括如下步骤：

1）设定置信度P_a数值和样品数量n，并准备目标试样；

2）对LED目标试样进行高加速寿命试验，得到在衰减机理不发生改变时目标试样最高极限温度应力T_h水平；

3）设定恒定湿度应力、多个步降温度应力水平及试验总时间，设定各温度应力的步长时间及测量时间节点；

4）测量目标试样的光通量初始值，并在恒定湿度和多水平步降温度应力环境下得到目标试样的光通量衰减轨迹数据；

5）利用复合指数衰减轨迹模型拟合各温度应力下的性能衰减数据，进行各应力水平的衰减机理指标检验；

6）计算目标试样在恒定高湿度应力下不同温度应力水平的伪失效寿命，并将该伪失效寿命折算为目标试样在实际使用环境的湿度应力下不同温度应力水平的伪失效寿命；

7）对目标试样在实际使用环境的湿度应力下不同温度应力水平的伪失效寿命进行正态分布、威布尔分布及对数正态分布检验，并选择分布函数；

8）结合阿伦尼斯温度加速模型，求出分布函数的分布参数，并得到目标试样在实际使用环境应力水平下的可靠度分布函数、平均寿命及中位寿命。

步骤2）中，把目标试样的光、色性能参数发生急剧衰减或者目标试样致命失效的温度点作为目标试样的最高极限温度应力T_h，根据该极限温度应力设置各应力水平。

步骤3）中，设置一个恒定的高湿度应力水平和多个从高到低顺序连续加载的温度应力的三步基础试验，同时根据最大容许的试验时长，设置一个备用应力水平作为备选的试验。设置三步基础试验的总试验时间为1500-2000小时，每个应力开始和结束的时间点分别测量一次样品性能数据；同时，为保证有足够的外推实验数据，在应力加载的过程中至少再设定两个样品性能数据测量时间点，即每个应力水平至少有四组测量数据。

步骤4）中，如果试验评估对象为LED照明灯具产品，应按照公开号为CN102890249A的专利申请公开的基于子系统分解的LED照明灯具加速试验方法对试验评估对象进行处理，然后把光源子系统作为目标试样，加速试验平台的搭建需参照公开号为CN103292982A的专利申请公开的基于子系统分解的LED照明灯具加速试验方法搭建，并得到目标试样的光通量衰减轨迹数据。

步骤5）中，利用复合指数衰减轨迹模型拟合目标试样的光通量衰减轨迹，数据拟合过程中，通过检验各应力水平下的衰减机理指标参数α大小差值小于0.2，近似判定目标试样的衰减机理没有产生变化。

步骤6）中，试验过程中温度应力水平从高到低的顺序连续加载，同时各温度应力水平使用同一个湿度应力。

步骤7）中，所述合适的分布函数为检验优度大于0.9的分布函数之一。

所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法是基于如下五点假设：

假设一：目标试样经历的性能衰减不可逆转，即性能衰减过程具有单调性；

假设二：在每一个加速应力水平下目标试样的失效机理与失效模式均保持不变；

假设三：在不同应力水平下目标试样的加速衰减数据具有相同的分布形式，同时利用性能衰减数据得到的目标试样伪失效寿命在不同应力水平下应服从同一分布类型，如威布尔分布；

假设四：目标试样的残余寿命与累积的方式无关，仅取决于加载的应力水平和已累积失效部分；

假设五：目标试样的性能衰减过程可以用亚马克西衰减轨迹模型来描述。

具体地：

在步骤1）中，当LED产品寿命服从威布尔分布时，对于加速衰减试验，在确定的可靠度R(t)，即可得出置信度P_a与试验样品数量n的关系为：

$n=\frac{\ln (1-P_a)}{\ln R\left(t\right)}---\left(1\right)$

可靠度R(t)取0.90～0.99时，置信度P_a取0.70～0.90。

本实施例适用范围是LED封装器件和LED照明灯具产品，如果目标试样是LED照明灯具产品，需要按照公开号为CN102890249A的专利申请中公开的子系统分解的方法对目标试样进行处理，然后把光源子系统作为目标试样，此外，加速试验平台的搭建需参照公开号为CN103292982A的专利申请公开的方法搭建。本实施例取可靠度为0.80，如图2所示得到置信度与样品数量的关系。选取置信度为0.79，则样品数量个数为7。选取12W的LED筒灯，其标称最高环境温度为T_b=55℃,依据公开号为CN102890249A的专利申请中提出的子系统分解方法，分解LED筒灯为三个功能独立的子系统、LED光源子系统（含模组、散热及光学部件）、驱动子系统和接口夹具子系统，并将LED光源子系统作为目标试样。

步骤2）中，把目标试样的光、色性能参数发生急剧衰减或者目标试样致命失效的温度点作为目标试样的最高极限温度应力T_h，根据该极限温度应力设置各应力水平；

选择应力水平之前，产品的极限温度应力即衰减机理不发生变化的温度极限需要事先得到确认。在不知道产品温度应力极限时，本实施例使用高加速寿命试验,步骤是从产品最高标称温度水平开始，逐步提高温度水平等级，试验从55℃至140℃，5℃/等级，每个温度水平均为12小时。通过观察流明维持率的变化特征，如图3所示，发现100℃以内目标试样的衰减机理稳定，取极限温度应力T_h=100℃，由式（2）-（3）选取三步基础试验应力水平S1=93℃-97℃，S2=83℃-87℃，S3=63℃-67℃，选择备用应力水平S4=S3,同时选择恒定湿度应力水平为85%RH±2。

步骤3）中，由于湿度是影响LED产品的一个关键因素，加速衰减试验过程中添加湿度应力将会进一步缩短试验时间。对LED灯具光源子系统进行加速衰减试验时，采用的恒定湿度应力条件为85%RH±2。

根据产品寿命外推过程的最少需要，设置三步温度应力水平作为基础试验阶段，三步试验内保证目标试样在每个应力水平下有相同的理论衰减量。使用最高应力水平由式（2）设置。参照灯具厂家的最高标称温度T_b，由式（3）设置最低应力水平。在最高与最低的温度区间内选取中间应力水平，中间应力水平偏向于最高应力水平，但为保证各应力有不同的衰减速率，S2应比最高应力低5℃～10℃。

S₁=T_h-ΔT_h（ΔT_h取5℃～10℃）   （2）

S₃=T_b+ΔT_b（ΔT_b取5℃～10℃）   （3）

本实施例设置三步基础试验的总试验时间为1500-2000小时，每个应力开始和结束的时间点分别测量一次目标试样性能数据；同时，为保证有足够的外推实验数据，在应力加载的过程中至少再设定两个目标试样性能数据测量时间点即每个应力水平至少有四组测量数据。

为了可以将高应力水平的衰减量折算为低应力水平的衰减量，各加速应力水平下的衰减量需要设定为相同值。由此，根据阿伦尼斯模型加速因子AF，则有：

AF_T1′t₁=AF_T2′t₂=AF_T3′t₃，

即三步的步长时间t₁、t₂、t₃的关系为：

$\exp \left(\frac{E_a}{k}(\frac{1}{T_u}-\frac{1}{T_1})\right)\×t_1=\exp \left(\frac{E_a}{k}(\frac{1}{T_u}-\frac{1}{T_2})\right)\×t_2=\exp \left(\frac{E_a}{k}(\frac{1}{T_u}-\frac{1}{T_3})\right)\×t_3---\left(4\right)$

式中，T_u=298.15K，T₁、T₂、T₃分别为S₁、S₂、S₃转换成的绝对温度值K，Ea为激活能，k为玻尔兹曼常数Boltzmann constant。进而得出三个加速应力的加载时间比值。

完成三步基础试验的设置之后，根据可连续进行的最大容许累积试验时间t_a，设置第四个应力水平作为备用应力水平S₄，为保证外推数据的连续性及最大加速效果，该备用应力大小等于S₃，继续加速的时间以可以得到两个以上的光通量测量数据点为准，即备用应力水平的加速时间t₄≥t₃/2，保证备用应力加速试验的有效性；本实施例最大容许累积试验时间为3000小时，设定三步基础试验的总试验时间为2000小时。根据式（4）可以得到t1，t2，t3分别为：535小时，610小时，855小时。在各应力水平的试验过程中，除开始和结束各一组的数据测量外，中间平均设定三组数据测量时间点即每个应力水平有五组测量数据点。同时，确定备用应力水平S4的累积试验时长和数据测量频率与应力水平S3相同。

步骤4）中，试验评估对象为LED照明灯具产品，应按照公开号为CN102890249A的专利申请中提出的子系统分解的方法对试验评估对象进行处理，然后把光源子系统作为目标试样，此外，加速试验平台的搭建需参照公开号为CN103292982A的专利申请所公开的方法搭建，测量产品的初始光通量值，并使用本实施例设置的试验恒定湿度、步降温度应力水平、各应力水平的加速累积加载时间、参数测量时间点等试验参数得到目标试样的光通量衰减轨迹数据，其中，三步基础试验的温度应力剖面按高S1中S2低S3的应力先后顺序加载，并且各应力水平下使用一个恒定湿度应力85%RH±2。执行完三步基础试验时，可以进行步骤5）后续的产品寿命外推过程。同时，观察光通量维持率是否保持在70%以上，如果不是，则可放弃使用备用应力水平；如果是，则继续进行备用应力水平试验，完成备用试验后，再次进行寿命外推，得到较三步基础试验更精确的寿命。本实施例，完成三步步降基础试验时，目标试验的流明维持率轨迹如图4所示，在85%RH湿度环境下，目标试样1-10分别在95℃、85℃、65℃三个步降温度应力水平下的流明维持率衰减轨迹。

与同一批次目标试样的三应力步升试验结果对比如图5所示，在85%RH湿度环境下，目标试样1-10分别在65℃、85℃、95℃三个步升温度应力水平下的流明维持率衰减轨迹，步降加速试验的加速衰减效果具有更强的优越性，更有利于外推产品寿命信息。

由于三步步降基础试验完成时，目标试样的流明维持率依然大于产品的失效阀值L70，在进行寿命外推的同时，可选择启用预先备用的应力水平S4，直到完成整个加速试验计划。但是，一方面考虑三步步降基础试验的试验数据衰减轨迹的稳定性，另外一方面考虑试验成本问题，本实施例选择放弃启用备用应力水平的加速试验。如下基于本实施例三步步降基础试验，进行步骤5）。

在步骤5）中，利用复合指数衰减轨迹模型拟合各温度应力下的LED灯具性能衰减数据，进行目标试样各应力水平的衰减机理指标检验；具体步骤说明如下：

根据试验假设，待测目标试样的流明维持率衰减轨迹需要符合复合指数衰减要求，便可以进行寿命预测。但需要判断目标试样在各应力水平加速试验时，衰减机理是否发生改变，从而保证加速试验的有效性。在数据折算分析过程中可以通过观察参数α来判定衰减机理是否超过设定最大阀值，本实施例选定参数α在所有应力水平之间变化量不超过0.2。

加速试验应力水平加载与时间关系可表示如下：

$S=\left\{\begin{array}{cc}{S}_1& (t_1\≤t\≤t_2)\\ S_2& (t_2\≤t\≤t_3)\\ ...& ...\\ S_m& (t_m\≤t\≤t_{m+1})\end{array}\right.---\left(5\right)$

令H₀(t|S_j)为试验观测到的衰减轨迹，L₀(t|S_j)为预测的轨迹（j=1,2,3…m）。在试验中前一个应力水平的终点为后一个应力水平的起点，可令某一应力水平下的流明维持率衰减轨迹为：

L(t)=L(t-t_j+ω_j|S_j)   （6）

其中：t₁=ω₁=0。

对任意的两个应力水平，一般情况有：

L(ω_i|S_i)=L(ω_i-1+t_i-t_i-1|S_i-1)   （7）

各应力水平下表达式如下：

$L_0\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}L(t+{\mathrm{\ω}}_1-t_1|S_1{)}_{}& (t_1\≤t\≤t_2)\\ L(t+{\mathrm{\ω}}_2-t_2|S_2)& (t_2\≤t\≤t_3)\\ ...& ...\\ L(t+{\mathrm{\ω}}_m-t_m|S_m)& (t_m\≤t\≤t_{m+1})\end{array}\right.---\left(8\right)$

其中：t₁=ω₁=0，i=1,2,3…m

各应力下的流明维持率的衰减轨迹满足：

L(t|S_i)=exp(-β_i·t^α)（i=1,2,3…m）   （9）

由式（7）（9）可得：

${\mathrm{\β}}_i={\mathrm{\β}}_{i-1}\·{\left(\frac{t_i-t_{i-1}+{\mathrm{\ω}}_{i-1}}{{\mathrm{\ω}}_i}\right)}^{\mathrm{\α}}---\left(10\right)$

将（9）（10）代入（8）并对两端同时取两次对数可得：

$\ln (-\ln \left(L_0\left(t\right)\right))=\left\{\begin{array}{cc}\ln {\mathrm{\β}}_1+\mathrm{\α}\·\left(\ln t\right)& (t_1\≤t\≤t_2)\\ \ln {\mathrm{\β}}_1+\mathrm{\α}\·\{\ln \left(\frac{t_2}{{\mathrm{\ω}}_2}\right)+\ln (t-t_2+{\mathrm{\ω}}_2)\}& (t_2\≤t\≤t_3)\\ ...& ...\\ \ln {\mathrm{\β}}_{m-1}+\mathrm{\α}\·\{\ln \left(\frac{t_m-t_{m-1}+{\mathrm{\ω}}_{m-1}}{{\mathrm{\ω}}_m}\right)+\ln (t-t_m+{\mathrm{\ω}}_m)\}& (t_m\≤t\≤t_{m+1})\end{array}\right.---\left(11\right)$

由式（11）可以得到对在应力S_i下即有：t∈[t_i,t_i+1)时

ln(-ln(L₀(t)))=α·ln(t-t_i+ω_i)+A_i   （12）

其中， $A_i=\ln {\mathrm{\β}}_{i-1}+\mathrm{\α}\·\left\{\ln \left(\frac{t_i-t_{i-1}+{\mathrm{\ω}}_{i-1}}{{\mathrm{\ω}}_i}\right)\right\}$

当t∈[t_i,t_i+1)时，试验测量值为i=1,2,...m，数据拟合残差为：

${{\mathrm{SSE}}_i}^2=\underset{t=t_i}{\overset{t_{i+1}}{\mathrm{\Σ}}}{\{\ln (-\ln \left(H_0\left(t\right)\right))-\mathrm{\α}\left(i\right)\·[\ln (t-t_i+{\mathrm{\ω}}_i)]-A_i\}}^2$

通过 $\left\{\begin{array}{c}\frac{\∂\left({{\mathrm{SSE}}_i}^2\right)}{\∂{\mathrm{\α}}_i}=0\\ \frac{\∂\left({{\mathrm{SSE}}_i}^2\right)}{\∂{\mathrm{\ω}}_i}=0\end{array}\right.$ 联合公式（10）求得SSE_i ²取极小值时β_i,α_i,ω_i(i=1,2,...m)，的值

若使得SSE_i ²≤0.05，则可进一步判定流明维持率衰减轨迹需要符合复合指数衰减规律。同时，对任意的i≠j（1≤i,j≤m）都有|且满足δ≤0.2时，可以近似判定目标试样在衰减过程中不同应力水平之间衰减机理未发生变化。如果判定目标试样的衰减机理发生了改变，证明该次加速试验结果不可用。利用复合指数衰减轨迹模型拟合各温度应力下的LED灯具性能退化数据，如图6是单个目标试样数据折算后的理论衰减曲线示意图，同样的折算方法，对所有目标试样数据进行折算及拟合。图7给出了所有目标试样在各应力水平下的拟合残差，使用残差SSE阀值取0.05，目标试样1-7的SSE均在阀值范围内。在数据拟合过程中，如图8所示，三个温度应力水平下，衰减机理判据参数α分别为0.398、0.518和0.547，各应力水平下的衰减机理指标参数α大小差值小于0.2，近似认为各加速应力下目标试样的衰减机理没有产生不可接受的变化。

在步骤6）中，根据步骤5）计算得到的拟合参数由式（9）求得各目标试样在恒定高湿度应力H_s下不同温度应力水平的伪失效寿命LF_ik，其中k=1，2，…，k为目标试样品数。利用式（14）模型，折算伪失效寿命LF_ik为目标试样在正常湿度（H_u）下不同温度应力水平的伪失效寿命LF′_ik；

LF′_ik=LF_ik·AF_RH   （14）

其中 ${\mathrm{AF}}_{\mathrm{RH}}={\left(\frac{H_s}{H_u}\right)}^{\mathrm{\ϵ}}---\left(15\right)$

ε为相对湿度的拟合参数，本实施例取ε=0.8；由各目标试样在各应力水平下的理论衰减曲线，得到目标试样在高湿度应力H_S下不同温度应力水平伪失效寿命LF_ik,并由公式（14）-（15）计算得到正常湿度H_u下各温度应力水平的伪失效寿命LF′_ik，本实施例Hs取为85%RH、Hu取为65%RH，β取0.8。

步骤7）中，设定置信区间为95%的前提下，结合阿伦尼斯加速模型，利用正态分布、威布尔分布及对数正态分布对各应力水平下的目标试样伪失效寿命LF′_ik进行分布假设检验，选择检验优度P值大于0.9的对数正态分布函数，并计算分布函数的分布参数。

步骤8）中，结合阿伦尼斯温度加速模型，拟合出目标试样伪失效寿命LF′_ik在各个应力水平下的分布参数。根据选定分布对应的可靠度分布函数，得出对应分布下目标试样在正常应力水平时的可靠度函数如图9所示，失效概率、平均寿命及中位寿命等可靠性特征数据。因为本实施例中的目标试样是LED灯具系统的光源子系统根据公开号为CN102890249A的专利申请中的光源子系统到整灯系统的可靠性合成方法，得到整灯的可靠性特征数据。计算灯具系统的可靠度时，假设了驱动和机械部分子系统的失效概率函数，且驱动和机械部分子系统的综合MTTF为35000小时。如图10所示，本实施例LED筒灯光源子系统和整灯系统的MTTF分别为：86539小时，41100小时；中位寿命（R=0.5时）分为：86662小时，35514小时。

所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法是基于如下五点假设：

假设一：目标试样经历的性能衰减不可逆转，即性能衰减过程具有单调性；

假设二：在每一个加速应力水平下目标试样的失效机理与失效模式均保持不变；

假设三：在不同应力水平下目标试样的加速衰减数据具有相同的分布形式，同时利用性能衰减数据得到的目标试样伪失效寿命在不同应力水平下应服从同一分布类型，如威布尔分布；

假设四：目标试样的残余寿命与累积的方式无关，仅取决于加载的应力水平和已累积失效部分；

假设五：目标试样的性能衰减过程可以用亚马克西衰减轨迹模型来描述。

Claims (10)

1.基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法，其特征是，包含如下步骤：

1）设定置信度数值和样品数量，并准备目标试样；

2）对LED目标试样进行高加速寿命试验，得到在衰减机理不发生改变时目标试样最高极限温度应力水平；

3）设定恒定湿度应力、多个步降温度应力水平及试验总时间，设定各温度应力的步长时间及测量时间节点；

4）测量目标试样的光通量初始值，并在恒定湿度和多水平步降温度应力环境下得到目标试样的光通量衰减轨迹数据；

5）利用复合指数衰减轨迹模型拟合各温度应力下的性能衰减数据，进行各应力水平的衰减机理指标检验；

6）计算目标试样在恒定高湿度应力下不同温度应力水平的伪失效寿命，并将该伪失效寿命折算为目标试样在实际使用环境的湿度应力下不同温度应力水平的伪失效寿命；

7）对目标试样在实际使用环境的湿度应力下不同温度应力水平的伪失效寿命进行正态分布、威布尔分布及对数正态分布检验，并选择分布函数；

8）结合阿伦尼斯温度加速模型，求出分布函数的分布参数，并得到目标试样在实际使用环境应力水平下的可靠度分布函数、平均寿命及中位寿命。

2.根据权利要求1所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法，其特征是，步骤2）中，把目标试样的光、色性能参数发生急剧衰减或者目标试样致命失效的温度点作为目标试样的最高极限温度应力，根据该极限温度应力设置各应力水平。

3.根据权利要求1所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法，其特征是，步骤3）中，设置一个恒定的高湿度应力水平和多个从高到低顺序连续加载的温度应力的三步基础试验，同时根据最大容许的试验时长，设置一个备用应力水平作为备选的试验。

4.根据权利要求3所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法，其特征是，设置三步基础试验的总试验时间为1500-2000小时，每个应力开始和结束的时间点分别测量一次样品性能数据；同时，为保证有足够的外推实验数据，在应力加载的过程中至少再设定两个样品性能数据测量时间点，即每个应力水平至少有四组测量数据。

5.根据权利要求1所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法，其特征是，步骤4）中，试验评估对象为LED照明灯具产品，按照基于子系统分解的LED照明灯具加速试验方法对试验评估对象进行处理，然后把光源子系统作为目标试样，加速试验平台的搭建参照基于子系统分解的LED照明灯具加速试验方法搭建，并得到目标试样的光通量衰减轨迹数据。

6.根据权利要求1所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法，其特征是，步骤5）中，利用复合指数衰减轨迹模型拟合目标试样的光通量衰减轨迹，数据拟合过程中，通过检验各应力水平下的衰减机理指标参数α大小差值小于0.2，近似判定目标试样的衰减机理没有产生变化。

7.根据权利要求1所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法，其特征是，步骤6）中，试验过程中温度应力水平从高到低的顺序连续加载，同时各温度应力水平使用同一个湿度应力。

8.根据权利要求1所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法，其特征是，步骤7）中，所述分布函数为检验优度大于0.9的分布函数之一。

9.根据权利要求1所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法，其特征是，所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法是基于如下五点假设：

假设一：目标试样经历的性能衰减不可逆转，即性能衰减过程具有单调性；

假设二：在每一个加速应力水平下目标试样的失效机理与失效模式均保持不变；

假设三：在不同应力水平下目标试样的加速衰减数据具有相同的分布形式，同时利用性能衰减数据得到的目标试样伪失效寿命在不同应力水平下应服从同一分布类型，如威布尔分布； 

假设四：目标试样的残余寿命与累积的方式无关，仅取决于加载的应力水平和已累积失效部分；

假设五：目标试样的性能衰减过程可以用亚马克西衰减轨迹模型来描述。

10.权利要求1-9任一项所述的基于多水平步降应力的LED照明产品加速衰减试验的方法在LED封装器件或LED照明灯具产品的光源子系统中的应用。