【導(dǎo)讀】LED照明產(chǎn)品應(yīng)用于普通照明至少有十年時(shí)間了，但如何評(píng)估LED照明產(chǎn)品的可靠性仍然是一個(gè)爭(zhēng)論不休的話題，有時(shí)甚至令人相當(dāng)困惑。本文將討論LED照明系統(tǒng)可靠性的一些評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和過(guò)程。
采用現(xiàn)有照明技術(shù)的白熾燈或熒光燈的性能通常用平均使用壽命來(lái)衡量，它是指連續(xù)工作的一批被測(cè)燈中一半發(fā)生故障（不再發(fā)光）所花的時(shí)間。白熾燈的平均使用壽命大約是1000小時(shí)，緊湊型熒光燈的平均使用壽命約為1.2萬(wàn)小時(shí)，線型熒光燈的平均使用壽命約為2.5萬(wàn)小時(shí)。相比之下，工作在合適環(huán)境條件下的LED的發(fā)光時(shí)間可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)甚至更長(zhǎng)，因此無(wú)法測(cè)量它們的平均使用壽命。
LED照明壽命用L70指標(biāo)來(lái)表征，是指以流明（L）為單位測(cè)量得到的輸出光強(qiáng)下降到最初亮度的70%時(shí)所用的時(shí)間。從可靠性工程的角度看，L70的缺點(diǎn)是，由照明公認(rèn)權(quán)威組織“照明工程協(xié)會(huì)”發(fā)布的測(cè)量方法只測(cè)量LED封裝的流明輸出，而沒(méi)有將驅(qū)動(dòng)電路、熱管理設(shè)計(jì)甚至光路等其它系統(tǒng)因素考慮進(jìn)去。現(xiàn)在的照明制造商沒(méi)有將重心放在整個(gè)系統(tǒng)的可靠性上，因?yàn)闊魩缀蹩偸亲钕葔牡牟考５S著LED照明的發(fā)展，制造商和最終用戶逐漸認(rèn)識(shí)到，照明系統(tǒng)的其它部分可能成為整體壽命的限制因素，如下表所述。
表1：2015年固態(tài)照明設(shè)備的典型性能（來(lái)源：2016美國(guó)能源部固態(tài)照明研發(fā)計(jì)劃）
可靠性是指一個(gè)部件或一個(gè)系統(tǒng)在特定工作條件下、在一段指定時(shí)間內(nèi)，按設(shè)想那樣正常工作的概率。產(chǎn)品可靠性評(píng)估基本上都是根據(jù)加速壽命測(cè)試統(tǒng)計(jì)建模和預(yù)測(cè)方法進(jìn)行的。對(duì)LED照明系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，額定光衰和其它元件故障都會(huì)影響整體可靠性，如圖1所示。事實(shí)證明將照明系統(tǒng)性能的這兩個(gè)不同因素結(jié)合起來(lái)的統(tǒng)計(jì)模型已不太適用，這是為什么一直將重心放在魯棒性測(cè)試上的主要原因。
圖1：LED照明系統(tǒng)整體可靠性實(shí)例。（來(lái)源：美國(guó)能源部，建筑技術(shù)規(guī)劃固態(tài)照明技術(shù)情況說(shuō)明書(shū)）
在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，魯棒性是衡量一個(gè)產(chǎn)品或系統(tǒng)在特定環(huán)境下按設(shè)想進(jìn)行工作的能力的一種非量化指標(biāo)，方法是確認(rèn)按照特定的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝所做出的產(chǎn)品可以承受比正常工作情況下更大的應(yīng)力。幾十年來(lái)，電子行業(yè)一直采用魯棒性測(cè)試方案作為驗(yàn)證程序的一部分。直到最近這種概念才被更多的LED照明組織所接受，因?yàn)樗麄兘K于認(rèn)識(shí)到基于LED的照明產(chǎn)品與其它電子產(chǎn)品并沒(méi)有太大的區(qū)別。
與使用設(shè)計(jì)原型的可靠性測(cè)試不同，魯棒性測(cè)試一般是將生產(chǎn)樣品放到各種超應(yīng)力條件下，使其更有效地成為整個(gè)品質(zhì)認(rèn)證系統(tǒng)的一部分。可靠性測(cè)試的目標(biāo)是檢測(cè)出故障，以便了解故障模式，與之不同，魯棒性測(cè)試所期望的是在測(cè)試結(jié)束時(shí)所有產(chǎn)品都會(huì)正常工作。
LED照明的魯棒性測(cè)試與JEDEC、IEC和其它組織發(fā)布的其它類型電子設(shè)備的測(cè)試非常相似，但根據(jù)LED產(chǎn)品的特殊性進(jìn)行了一些調(diào)整。對(duì)于給定產(chǎn)品的測(cè)試方案將根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用的不同而不同，比如室內(nèi)辦公產(chǎn)品的測(cè)試板可能不需要包含高溫工作或振動(dòng)。下表列出了針對(duì)LED照明產(chǎn)品推薦的比較常見(jiàn)的魯棒性測(cè)試項(xiàng)目。
表2：典型的LED照明系統(tǒng)魯棒性測(cè)試。
最近一些標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)針對(duì)LED照明系統(tǒng)的魯棒性問(wèn)題進(jìn)行了研究，還有許多工作要做。下次我們將討論已經(jīng)有的和規(guī)劃中的標(biāo)準(zhǔn)，以及它們是如何解決LED照明系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題的。
本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設(shè)計(jì)。
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