CN105785282A - 一种led灯具声称寿命的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED灯具声称寿命的检测方法，包含有，步骤S1，提供LED灯具样品；步骤S2，确定所述LED灯具样品的可靠性试验项目类型；步骤S3，确定各类型对应的试验时间、加速因子、等效试验时间及所有类型的总等效时间；步骤S4，对LED灯具样品进行可靠性试验，并判断其是否合格；步骤S5，在失效次数为0的情况下，获得LED灯具样品的平均失效时间曲线；以及，步骤S6，根据平均失效时间曲线，判断LED灯具样品的声称寿命参数是否达标。该方法具有耗时短、成本低和判断简便的优点，可以为设计、生产、检测长寿命的LED灯具样品提供参考。

Description

一种LED灯具声称寿命的检测方法

技术领域

本发明涉及LED灯具的检测，尤其涉及一种LED灯具声称寿命的检测方法。

背景技术

随着中国逐步淘汰白炽灯路线图2011年第28号公告的出台，按照功率大小分阶段逐步禁止进口和销售普通照明用白炽灯，其中第五步骤明确规定从2016年10月1日起，全面禁止进口和销售15W及以上普通照明用白炽灯。白炽灯淘汰计划的出台和政府高额补贴高效节能产品等低碳经济措施的落实为企业带来了巨大的市场，促进了国内生产高效照明光源企业的发展，其中半导体照明因其本身的技术优势受到越来越多的关注。全球半导体照明产品预期市场占有率将在2020年达到60-75％以上，LED作为半导体照明的主流技术和产品，随着技术的不断成熟和产品的规模效应，LED产品的市场价格将会进一步大幅度下降。

然而，日益激烈的市场竞争和同质化引起的价格战造成了产品良莠不齐。以LED灯具样品产品的声称寿命来说，各家企业方都声称自己的LED灯具样品产品寿命很长，声称50000小时甚至于达到100000小时。作为一种发光器件，LED芯片从理论上说可以达到十几万小时的，但是LED灯具样品作为一个复杂的整体，主要元部件包括：LED封装器件及模组、电子组件、光学材料、散热系统和结构材料等，仅仅以芯片的声称寿命就代替整个灯具的寿命是不科学的，市面上LED灯具样品的声称寿命有随意夸大的现象。

要确定LED灯具样品的寿命是否符合产品的声称值，必须有一个科学合理的检测方法。而用LED灯具样品产品正常工作状态下燃点的方法考察其寿命周期太长，成本太高，因此，找到一个能够快速测量LED灯具样品声称寿命符合性的方法就显得非常重要。该方法不仅适用于对LED产品进行检测，也适用于在新产品开发时对其寿命预测的设计。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的问题，提供一种新型的LED灯具样品声称寿命的检测方法。

为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种LED灯具声称寿命的检测方法，包含有，

步骤S1，提供LED灯具样品，LED灯具样品对应有一企业声称寿命；

步骤S2，根据LED灯具样品的产品类型及用途，确定所述LED灯具样品的可靠性试验项目类型；

步骤S3，根据可靠性试验项目类型，确定各类型对应的试验时间、加速因子、等效试验时间及所有类型的总等效时间；

步骤S4，对LED灯具样品进行可靠性试验，并判断其是否合格；

步骤S5，在失效次数为0的情况下，根据LED灯具样品的平均失效时间、样品数量、等效试验时间和置信水平之间的关系，获得LED灯具样品的平均失效时间曲线；以及，

步骤S6，根据平均失效时间曲线，判断LED灯具样品的声称寿命参数是否达标。

作为一种LED灯具样品声称寿命的检测方法的优选方案，可靠性试验项目类型包含有温度循环试验，温度循环试验：

试验温度的低温极端值为-10℃，高温极端值为+50℃，以4小时为一个循环周期，循环次数为250次；进一步地，循环周期包含有在高温极端值下的保持时间1小时、由高温极端值逐步至低温极端值的转换时间1小时、在低温极端值下的保持时间1小时及由低温极端值逐步至高温极端值的转换时间1小时；再进一步地，转换时间内的升降温速率为1℃/分钟；

试验时间为1000小时；

加速因子为1.44；

样品数量为10；

等效试验时间为14400小时。

作为一种LED灯具样品声称寿命的检测方法的优选方案，

可靠性试验项目类型包含有温度冲击试验，温度冲击试验：

试验温度的低温极端值为-40℃，高温极端值为+70℃，以4小时为一个循环周期，循环次数为20次；进一步地，循环周期包含有在低温极端值的温浸时间2小时及在高温极端值的温浸时间2小时，由低温极端值至高温极端值的转换时间小于30秒；

试验时间为80小时；

加速因子为1；

样品数量为10；

等效试验时间为800小时。

作为一种LED灯具样品声称寿命的检测方法的优选方案，可靠性试验项目类型包含有恒定湿热试验，恒定湿热试验：

试验温度为40℃±2℃，相对湿度为93％±2％，以4.5小时为一个循环周期，循环80次，进一步地，循环周期包含有在额定工作条件下开启时间2小时及关闭时间2.5小时；

试验时间为360小时；

加速因子8.6；

样品数量为10；

等效试验时间为30960小时。

作为一种LED灯具样品声称寿命的检测方法的优选方案，可靠性试验项目类型包含有高温储存试验，高温储存试验：

试验温度为65℃或者产品的储存温度，保温时间为360小时；

试验时间为360小时；

加速因子为1；

样品数量为10；

等效试验时间为3600小时。

作为一种LED灯具样品声称寿命的检测方法的优选方案，可靠性试验项目类型包含有低温启动试验，低温启动试验：

试验温度为产品规定的最低使用温度，以20分钟为一个循环周期，循环次数为300次，进一步地，循环周期包含有开启时间1分钟及关闭时间19分钟；

试验时间为100小时；

加速因子为1；

样品数量为10；

等效试验时间为1000小时。

作为一种LED灯具样品声称寿命的检测方法的优选方案，可靠性试验项目类型包含有电源开关试验，电源开关试验：

以1分钟为一个循环，循环次数为小时为单位的额定寿命的一半；进一步地，循环周期包含有在额定工作条件下开启时间30秒及关闭时间30秒；

试验时间为416小时；

加速因子为1；

样品数量为10；

等效试验时间为4160小时。

作为一种LED灯具样品声称寿命的检测方法的优选方案，可靠性试验项目类型包含有电源开关试验，电源开关试验：

LED灯具样品以其最不利的正常安装位置在振动发生器上扣紧，振动的方向是最不利的方向，振动的条件是持续时间为10分钟，振幅为0.35毫米，频率范围分别为10Hz、55Hz和10Hz，扫描速率为每分钟约一次倍频；

试验时间为0.5小时；

加速因子为1；

样品数量为10；

等效试验时间为5小时。

作为一种LED灯具样品声称寿命的检测方法的优选方案，可靠性试验项目类型包含有盐雾试验，盐雾试验：

在盐雾状态下；

试验时间为48小时；

加速因子为1；

样品数量为10；

等效试验时间为480小时。

作为一种LED灯具样品声称寿命的检测方法的优选方案，可靠性试验项目类型包含有高温操作试验，高温操作试验：

灯具试验温度为环境温度加上15℃，室外灯具的试验温度为55℃；

试验时间为360小时；

加速因子为2.14；

样品数量为10；

等效试验时间为7704小时。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该方法具有耗时短、成本低和判断简便的优点，可以为设计、生产、检测长寿命的LED灯具样品提供参考。

附图说明

图1为本发明根据所进行的LED灯具的可靠性试验项目，推算出来的不同样品数情况下平均失效时间(MTTF)与置信水平之间的关系曲线。其中，失效次数为0，带菱形的曲线表示样品数为5个的情况，带方形的曲线表示样品数为10个的情况，带三角形的曲线表示样品数为20个的情况。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

取LED室外照明灯具为例，企业对产品的声称寿命为50000小时，LED灯具样品的置信水平取值60％～99％，失效次数为0次，样品数为10。

本发明的具体实施步骤如下：

1、对于LED室外灯具，确定要进行的可靠性试验项目包括：温度循环试验、温度冲击试验、恒定湿热试验、高温储存试验、低温启动试验、电源开关试验、振动试验、盐雾试验和高温操作试验。具体的试验条件参考相应的LED灯具样品可靠性试验方法标准文件。其中每个试验项目结束后，都要对LED灯具样品产品进行合格判定，样品要标贴完整，没有明显的损坏，而且每个试验项目结束后测量LED灯具样品的光通量，相对于初始光通量的变化不应超过10％。

2、对于室外LED灯具样品，根据相应的试验条件确定每个可靠性试验的试验时间：

(1)温度循环试验：试验温度为低温-10℃，高温+50℃，4小时一个循环，循环次数为250次。1个4小时周期包括在每个极端温度下各保持1小时和温度极限之间的1小时转换时间。升降温速率为1℃/分钟，接通和断开灯具时间17min。所以试验时间为1000小时；

(2)温度冲击试验：对于室外灯具，低温为-40℃，高温为70℃，转换时间小于30秒，循环次数为20次，灯具可能有不同的温浸时间，如果按照2小时，一个循环需要4个小时，需要的试验时间为80小时；

(3)恒定湿热试验：试验温度为40℃±2℃，相对湿度为93％±2％，在额定工作条件下进行试验，对于室外灯具来说，一个循环是120分钟开，150分钟关，循环80次，试验时间为360小时；

(4)高温储存试验：试验温度为65℃或者产品的储存温度，对于室外灯具来说，保温时间为360小时；

(5)低温启动试验：试验温度为产品规定的最低使用温度，开关次数为300次，20分钟开关1次，1分钟开，19分钟关，试验时间为100小时；

(6)电源开关试验：在额定工作条件下进行开关试验，以30秒开，30秒关为1个循环，开关次数为小时为单位的额定寿命的一半，这里的试验时间为416小时；

(7)振动试验：灯具以其最不利的正常安装位置在振动发生器上扣紧，振动的方向是最不利的方向，振动的条件是持续时间为10分钟，振幅为0.35毫米，频率范围为10Hz、55Hz和10Hz，扫描速率为每分钟约一次倍频。对于室外灯具，持续时间30分钟，总共需要0.5小时；

(8)盐雾试验：在海边或海船上使用的灯具和有耐盐雾要求的隧道用照明灯具应进行盐雾试验，试验的持续时间为48小时；

(9)高温操作试验：灯具试验温度为环境温度加上15℃，室外灯具的试验温度为55℃，试验时间为360小时。

综合本条，总共的试验时间为2724.5小时，小于3000小时，远远小于灯具要进行光通维持率试验的至少6000小时。

3、对于室外LED灯具样品，根据相应的可靠性试验条件确定每个可靠性试验项目的加速因子，以样品数为10个为例，计算总共的等效时间。

(1)温度循环试验：温度循环试验中温度变化的加速因子由公式(1)Coffin-Mason公式计算。

${\mathrm{TE}}_{AF}={\left(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_{stress}}{{\mathrm{\ΔT}}_{normal}}\right)}^n---\left(1\right)$

其中，ΔT_stress为加速试验下的温度变化，ΔT_normal为正常应力下的温度变化，n为温度变化的系数，与缺陷机制和材料相关。对于无铅焊点，这个加速系数取1.9～2.0，这里取2.0。对于温度循环试验，温度范围假设为-10～40℃，加速因子为TE＝(60/50)^2.0＝1.44，如果实际试验时间为1000小时，样品数为10，则等效试验时间为14400小时；

(2)温度冲击试验：加速因子为1，等效试验时间为800小时；

(3)恒定湿热试验：恒定湿热的加速因子由公式(2)Hallberg-Peck方程计算得出。

$AF={\left(\frac{{\mathrm{RH}}_S}{{\mathrm{RH}}_o}\right)}^3\×\exp \[\left(\frac{E_A}{k}\right)\×(\frac{1}{T_o}-\frac{1}{T_S})\]---\left(2\right)$

式中，E_A是缺陷机制的激活能，k为玻尔兹曼参数(8.6174×10^-5eV/K)，RH_s是应力测试环境下的相对湿度，RH_o是工作环境下的相对湿度，T_s是应力环境温度，T_o是工作环境温度。根据市场常见产品的LM-80数据，一般的LED照明产品的激活能经常采用的数值是0.45eV，以涵盖大部分的优良产品。对于室外灯具，正常工作时，环境温度为25℃，相对湿度为60％，总的加速因子为8.6，则等效试验时间为30960小时。

(4)高温储存试验的加速因子为1，等效试验时间为3600小时；

(5)低温启动试验的加速因子为1，等效试验时间为1000小时；

(6)电源开关试验的加速因子也为1，等效试验时间为4160小时；

(7)振动试验的加速因子为1，等效试验时间为5小时；

(8)盐雾试验的加速因子为1，等效试验时间为480小时；

(9)高温操作试验：加速因子。

总共的等效试验时间为：

${\left(NT\right)}_{equivalent}=\underset{test1}{\overset{testi}{\Σ}}N\×T_i\×{\mathrm{AF}}_i---\left(3\right)$

其中N为样品数量，T为每个可靠性试验项目的试验时间，AF为每个可靠性试验项目的加速因子。如果试验项目中有加速试验，全部试验时间的计算需要加入加速因子的因素；

总共的等效试验时间为63109小时。

4、根据公式(4)，在失效次数为0的情况下，利用LED灯具样品系统的平均失效时间(MTTF)与样品数量、等效试验时间和置信水平之间的关系，计算出LED灯具样品的平均失效时间。这里的卡方函数是与失效次数为0的情况下，仅仅和置信水平(60％～99％)相关的。

$MTTF=\frac{N\×T}{{\mathrm{\χ}}_{CL}^2}---\left(4\right)$

其中，分母部分为只与置信水平相关的卡方分布函数。对于LED灯具来说，在突然失效的情况以外，如果发生1次失效的话，就认为LED灯具达到了其实际的工作时间，即0次失效的最大时间即为LED灯具的寿命。

5、通过取值不同的样品数和置信水平就能计算出相对应的LED灯具样品平均失效时间的曲线图。根据LED灯具样品的声称寿命，选取适当的样品数和置信水平，即可得到LED灯具样品在失效次数为0的情况下的平均失效时间，正如LED灯具样品正常工作中的寿命，即可以得到MTTF与样品数和置信水平之间的关系曲线。

6、如图1所示，设定LED灯具样品没有失效，在样品数为5个的时候，最大置信水平为70％的时候，LED灯具样品的平均失效时间为26186小时，小于企业声称寿命50000小时，说明所选取的LED灯具样品可靠性试验项目和样品数不合理；在样品数为10个的时候，最大置信水平为70％的时候，LED灯具样品的平均失效时间为52372小时，大于企业声称寿命，说明选取的试验项目是合理的，接受企业声称寿命，可信度为70％；在样品数为20个的时候，大于企业声称寿命的最大置信水平可以达到90％，说明企业声称的产品寿命是可以接受的，可信度为90％。

7、一般情况下，在实际的检测试验中选取的样品数为10个，如果只是按照最低样品数的要求来进行试验的话，为了增加试验项目的合理性和对声称寿命判断的准确性，可以适当的增加每个可靠性试验项目的试验时间。

以上的实施例仅为了说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本专利的范围并不仅局限于上述具体实施例，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍涵盖在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED灯具声称寿命的检测方法，其特征在于，包含有，

步骤S1，提供LED灯具样品，LED灯具样品对应有一企业声称寿命；

步骤S2，根据LED灯具样品的产品类型及用途，确定所述LED灯具样品的可靠性试验项目类型；

步骤S3，根据可靠性试验项目类型，确定各类型对应的试验时间、加速因子、等效试验时间及所有类型的总等效时间；

步骤S4，对LED灯具样品进行可靠性试验，并判断其是否合格；

步骤S5，在失效次数为0的情况下，根据LED灯具样品的平均失效时间、样品数量、等效试验时间和置信水平之间的关系，获得LED灯具样品的平均失效时间曲线；以及，

步骤S6，根据平均失效时间曲线，判断LED灯具样品的声称寿命参数是否达标。

2.根据权利要求1的一种LED灯具样品声称寿命的检测方法，其特征在于，可靠性试验项目类型包含有温度循环试验，温度循环试验：

试验温度的低温极端值为-10℃，高温极端值为+50℃，以4小时为一个循环周期，循环次数为250次；进一步地，循环周期包含有在高温极端值下的保持时间1小时、由高温极端值逐步至低温极端值的转换时间1小时、在低温极端值下的保持时间1小时及由低温极端值逐步至高温极端值的转换时间1小时；再进一步地，转换时间内的升降温速率为1℃/分钟；

试验时间为1000小时；

加速因子为1.44；

样品数量为10；

等效试验时间为14400小时。

3.根据权利要求1的一种LED灯具样品声称寿命的检测方法，其特征在于，

可靠性试验项目类型包含有温度冲击试验，温度冲击试验：

试验温度的低温极端值为-40℃，高温极端值为+70℃，以4小时为一个循环周期，循环次数为20次；进一步地，循环周期包含有在低温极端值的温浸时间2小时及在高温极端值的温浸时间2小时，由低温极端值至高温极端值的转换时间小于30秒；

试验时间为80小时；

加速因子为1；

样品数量为10；

等效试验时间为800小时。

4.根据权利要求1的一种LED灯具样品声称寿命的检测方法，其特征在于，可靠性试验项目类型包含有恒定湿热试验，恒定湿热试验：

试验温度为40℃±2℃，相对湿度为93％±2％，以4.5小时为一个循环周期，循环80次，进一步地，循环周期包含有在额定工作条件下开启时间2小时及关闭时间2.5小时；

试验时间为360小时；

加速因子8.6；

样品数量为10；

等效试验时间为30960小时。

5.根据权利要求1的一种LED灯具样品声称寿命的检测方法，其特征在于，可靠性试验项目类型包含有高温储存试验，高温储存试验：

试验温度为65℃或者产品的储存温度，保温时间为360小时；

试验时间为360小时；

加速因子为1；

样品数量为10；

等效试验时间为3600小时。

6.根据权利要求1的一种LED灯具样品声称寿命的检测方法，其特征在于，可靠性试验项目类型包含有低温启动试验，低温启动试验：

试验温度为产品规定的最低使用温度，以20分钟为一个循环周期，循环次数为300次，进一步地，循环周期包含有开启时间1分钟及关闭时间19分钟；

试验时间为100小时；

加速因子为1；

样品数量为10；

等效试验时间为1000小时。

7.根据权利要求1的一种LED灯具样品声称寿命的检测方法，其特征在于，可靠性试验项目类型包含有电源开关试验，电源开关试验：

以1分钟为一个循环，循环次数为小时为单位的额定寿命的一半；进一步地，循环周期包含有在额定工作条件下开启时间30秒及关闭时间30秒；

试验时间为416小时；

加速因子为1；

样品数量为10；

等效试验时间为4160小时。

8.根据权利要求1的一种LED灯具样品声称寿命的检测方法，其特征在于，可靠性试验项目类型包含有振动试验，振动试验：

LED灯具样品以其最不利的正常安装位置在振动发生器上扣紧，振动的方向是最不利的方向，振动的条件是持续时间为10分钟，振幅为0.35毫米，频率范围分别为10Hz、55Hz和10Hz，扫描速率为每分钟约一次倍频；

试验时间为0.5小时；

加速因子为1；

样品数量为10；

等效试验时间为5小时。

9.根据权利要求1的一种LED灯具样品声称寿命的检测方法，其特征在于，可靠性试验项目类型包含有盐雾试验，盐雾试验：

在盐雾状态下；

试验时间为48小时；

加速因子为1；

样品数量为10；

等效试验时间为480小时。

10.根据权利要求1的一种LED灯具样品声称寿命的检测方法，其特征在于，可靠性试验项目类型包含有高温操作试验，高温操作试验：

灯具试验温度为环境温度加上15℃，室外灯具的试验温度为55℃；

试验时间为360小时；

加速因子为2.14；

样品数量为10；

等效试验时间为7704小时。