LED加速寿命和可靠性试验.docx

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1、LED加速寿命和可靠性试验摘要：LED的寿命和可靠性得到了业界的高度重视，但其试验方法极具挑战。目前已有关于LED寿命试验的标准相继出台，然而不同区域的标准要求又有所不同。本文分析了LED可靠性和寿命相关的关键指标，并以北美体系和国际电工委员会(IEC)体系为主线，介绍了LED加速寿命的试验方法。同时还介绍具有我国自主知识产权的LED加速老化和寿命测试系统能够满足现有各种标准要求，实现方便、快速、精准的智能化试验。1.概述随着近年来LED光效的不断提升，LED的寿命和可靠性越来越受到业界的重视，它是LED产品最重要的性能之一。寿命是可靠性的终极表现，然而LED的理论寿命很长，像传统光

2、源采用2h45min开、15min关的循环测试到寿命终了，对LED产品的测量显然不现实。因此有必要对LED产品采用加速老化寿命试验[1]，同时，也应当测试LED的热学特性、环境耐候性、电磁兼容抗扰度等与寿命和可靠性密切相关的性能，以综合分析LED的寿命。2.LED可靠性和寿命相关的关键指标LED产品制造中的每一个元件和环节都会对其可靠性和寿命产生影响，例如，LED结和基板的虚焊、LED荧光粉的热猝灭和退化、封装材料的退化以及驱动器的失效等，最后退化的可能才是半导体(PN结)本身。这些因素导致LED产品失效(退化)的方式也不尽相同，一般可分为缓变退化(gradualdegradatio

3、n)和瞬变退化(abruptdegradation)。LED的缓变退化(失效)指标主要包括：流明维持率下降，即光衰，一般以初始光通量为100%，当LED产品的流明维持率下降到初始值的70%或50%时，认为LED失效，流明维持寿命相应记为L50或L70;颜色漂移，受到荧光粉或封装材料的变化，LED的颜色会在寿命期间内发生漂移，该漂移应在指定范围以内(如△u’v’≤0.007)，超过范围则视为LED失效;电性能变化，电性能变化能更为直观地监测;开关次数，开关可能会对驱动等电路产生一定影响;热阻变化和其它热特性参数曲线，热特性与寿命息息相关，对热特性的测量和分析有助于找出LED可靠性的薄弱

4、环节;LED的瞬变退化(失效)即LED的光输出突然降为0，其主要退化包括：抗电磁干扰能力：静电放电、雷击浪涌、快速群脉冲、周波跌落;高低温冲击耐受性特性;盐雾、耐湿、振动等。3.相关标准要求针对LED的主要缓变退化，国际上已有相关标准相继发布，以是北美体系和国际照明委员会(IEC)体系最为典型，我国标准则基本融合了这两个体系。•ENERGYSTAR®ProgramRequirementsProductSpecificationEligibilityCriteria;•IESLM-80-08ApprovedMethodforMeasuringLumenMaintenanceofLEDL

5、ightSources;•IESTM-21-11ProjectingLongTermLumenMaintenanceofLEDPackages•IEC/PAS62717LEDmodulesforgenerallighting–Performancerequirements•EC/PAS62722-2-1LuminairePerformance–Part2-1:ParticularrequirementsforLEDluminaires•我国的GB/T24824、GB/T24823、QB/T4057等•我国的GB/TXXXXLED加速寿命试验方法(尚未发布)3.北美体系和IEC系统对L

6、ED寿命和寿命试验方法的要求北美体系和IEC系统在对LED产品的寿命要求和试验方法方面都有所区别，但针对于LED灯具寿命的评估，二者都提出直接老化测试灯具，或根据封装LED、LED模块等的老化试验进行推算。3.1北美体系如表1所示，EnergyStar将对LED灯具寿命的试验方法分为选项1和选项2，其中，选项1是通过测试光源推导灯具的寿命;而选项2仅适用于光源和灯具不可分的一体化灯具，直接测试灯具的光通维持率。选项1，L70(6k)的表示是指，利用6000h(6K)的老化测试推导出的流明维持寿命L70的时间。表1：美国“EnergyStar(能源之星)”对LED灯具寿命的要求现对LM

7、-80和TM-21两个标准的要求总结如下：适用范围：LED封装、模块、阵列等;考察对象：只考察光通维持寿命，即缓变失效因素老化温度：指定点壳温(Ts)为55℃，85℃和第三个指定温度，三个温度覆盖灯具中LED光源的Ts温度。老化时间：6000h，推荐10000h;样本数量要求及其与外推寿命时间的关系：20个以上样品，外推寿命最高为老化时间的6倍;10-19个，外推寿命最高为老化时间的5.5倍;光色参数测试时间：至少每1000h测量一次;对突然失效的处理：观