led灯寿命可靠性检测方法探讨

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1、LED灯寿命可靠性检测方法探讨浙江阳光照明电器集团股份有限公司浙江上虞312300【摘要】木文提出LED灯寿命可靠性可通过光输出饱和度、电流温度色差、结温和热阻来预测，并通过阿伦纽斯（Arrhenius）公式推算LED灯的寿命时间。【关键词】LED灯；寿命；光通维持率；颜色漂移；光输出饱和度；电流温度引言LED灯因其高效节能、寿命忪、尺寸小受到社会各界的热捧，也受到政府部门的高度重视，2010年国家发改委、住建部、交通运输部联合提出“半导体照明产品应用示范工程项目”以加快LED产品的推广。由于LED灯寿命长，通常为25000小时以上，如果正常连续燃点需要费时近3年时

2、间，如何能快速的预测灯的寿命，是各LED设计制造企业都非常关心的一个话题。经过阳光实验室团队的大量实验和参考国内外研究成果，木文提出通过光输出饱和度、电流温度色差、结温和热阻来预测LED灯的寿命。并提岀建立LED灯检测手段需要配置的测量仪器设备。一、LED典型的特性曲线与寿命可靠性关系LED灯寿命失效一般采用光衰（光通维持率）和色差（颜色漂移）2个指标低于相应的标准值来评判。1、光输出饱和度与LED光衰可靠性关系1.1、LED光输出与注入电流呈线性关系，由于电流增大带来温度升高,光输出呈现饱和趋势：1.2、光输出饱和度越严重，LED光衰越大，寿命越短：1.3、木关系

3、图的意义在于：一方面可指导我们的研发人员设定合理的工作电流，另一方面也可同条件下选取特征电流点通过比较不同供应商的LED光输出饱和度，来评判质量优劣。光输出饱和度越严重的说明寿命试验后LED光衰越大，寿命越短。2、电流温度色差与LED寿命可靠性关系2.1、白光LED色品坐标随结温和电流的增大而减小，如下图：2.2、白光LED的电流温度色差越人，老炼后颜色退化量越人，寿命越短：可同条件下比较不同供应商的LED电流温度色差，电流温度色差越大的说明寿命试验后颜色退化量越人，寿命越短，以比较产品质量优劣。3、结温和热阻与LED可靠性关系LED的热阻以及使用环境温度对于LED

4、的可靠性起着非常关键的作用,LED设计与应用中要解决的最关键的问题就是散热问题。3.1测量和计算结温、热阻RthJ-R：热阻，单位：°C/WTJ：结点温度TR：参考点温度，一般为引脚、散热金属板的温度PH：输入的热功率IVf：总的输入功率Φe：光辐射通量，一般为毫瓦mW级，可设为0根据上述公式，知道热阻，当输入不向热功率吋，结温可由测得的参考点温度计算确定，如下：(2)热阻的测量热阻一般会由LED芯片厂家提供，比如CREE的样册中提供了各型号的热阻，当不知道热阻的情况下，需要通过测试和计算。一般采用测量一定脉冲电流条件下的正向电压的间接方法来测量，热阻的测量

5、在此不作展开，结温与正向电压的关系成反比:(3)结温的公式如下：TJ：结点温度，单位：°CTJO：参考结温，一般为环境温度V'f：当前结温下的正向电压VfO：参考结温下的正向电压KVT：正向电压与温度之间的比率系数，可通过下式计算，一般LED芯片厂家会提供。Vfl：环境温度吋的正向电压Vf2：热平衡后的正向电压TJ1：环境温度时的结温TJ2：热平衡后的结温3.2结温和热阻与LED可靠性关系同一类产品，寿命与结温成指数反比关系：二、通过阿伦纽斯(Arrhenius)公式预测LED灯寿命瑞典人阿伦纽斯提出的寿命推测关系模型，在国际上已被应用于电子产品的寿命推算。1、阿伦

6、纽斯(Arrhenius)公式K=Ll/L2=exp[Ea/K(l/Tl-l/T2)](1)在LED上的应用如下：Lc,O：环境温度25°C的平均工作寿命；LcJ：加速试验吋间；Ea：激活能;K：玻尔兹曼常数；Tj,O：工作环境温度下的结温；Tj,i：加速试验温度。(2)检验推定式如下：T2=2(tl-t2)/10×Tl×ξT2：在环境温度t2(25°C)下的正常试验寿命，单位为小吋(h);T1：在试验温度tl(85或60°C)下的加速试验吋间，单位为小吋(h);tl：环境温度25°C;t2：试验温度85或60°C;ξ：当某一空气

7、温度湿度和输入电压吋的寿命系数(可根据经验，在1〜4范围内取值)；通则：使用温度每上升10°C，使用寿命缩短一半。2、LED灯寿命推算举例85、85条件即在温度85°C，湿度85%条件下，点灯168h,光衰小于10%,颜色漂移小于300K,可满足约13000h的正常寿命。60,90条件，将试验条件改为益60°Ct湿度90%o例如一款LED灯的使用条件：25°C70%RH试验条件：85°C85%RH168hξ取1.25推算使用寿命：T2=2(tl-t2)/10×Tl×ξ=2(85-25)/10×168×1