LED加速壽命和可靠性試驗.docx

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1、LED加速壽命和可靠性試驗摘要：LED的壽命和可靠性得到了業(yè)界的高度重視，但其試驗方法極具挑戰(zhàn)。目前已有關(guān)于LED壽命試驗的標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺，然而不同區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)要求又有所不同。本文分析了LED可靠性和壽命相關(guān)的關(guān)鍵指標(biāo)，并以北美體系和國際電工委員會(IEC)體系為主線，介紹了LED加速壽命的試驗方法。同時還介紹具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的LED加速老化和壽命測試系統(tǒng)能夠滿足現(xiàn)有各種標(biāo)準(zhǔn)要求，實現(xiàn)方便、快速、精準(zhǔn)的智能化試驗。1.概述隨著近年來LED光效的不斷提升，LED的壽命和可靠性越來越受到業(yè)界的重視，它是LED產(chǎn)品最重要的性能之一。壽命是可靠性的終極表現(xiàn)，然而LED的理論壽命很長，像傳統(tǒng)光

2、源采用2h45min開、15min關(guān)的循環(huán)測試到壽命終了，對LED產(chǎn)品的測量顯然不現(xiàn)實。因此有必要對LED產(chǎn)品采用加速老化壽命試驗[1]，同時，也應(yīng)當(dāng)測試LED的熱學(xué)特性、環(huán)境耐候性、電磁兼容抗擾度等與壽命和可靠性密切相關(guān)的性能，以綜合分析LED的壽命。2.LED可靠性和壽命相關(guān)的關(guān)鍵指標(biāo)LED產(chǎn)品制造中的每一個元件和環(huán)節(jié)都會對其可靠性和壽命產(chǎn)生影響，例如，LED結(jié)和基板的虛焊、LED熒光粉的熱猝滅和退化、封裝材料的退化以及驅(qū)動器的失效等，最后退化的可能才是半導(dǎo)體(PN結(jié))本身。這些因素導(dǎo)致LED產(chǎn)品失效(退化)的方式也不盡相同，一般可分為緩變退化(gradualdegradatio

3、n)和瞬變退化(abruptdegradation)。LED的緩變退化(失效)指標(biāo)主要包括：流明維持率下降，即光衰，一般以初始光通量為100%，當(dāng)LED產(chǎn)品的流明維持率下降到初始值的70%或50%時，認(rèn)為LED失效，流明維持壽命相應(yīng)記為L50或L70;顏色漂移，受到熒光粉或封裝材料的變化，LED的顏色會在壽命期間內(nèi)發(fā)生漂移，該漂移應(yīng)在指定范圍以內(nèi)(如△u’v’≤0.007)，超過范圍則視為LED失效;電性能變化，電性能變化能更為直觀地監(jiān)測;開關(guān)次數(shù)，開關(guān)可能會對驅(qū)動等電路產(chǎn)生一定影響;熱阻變化和其它熱特性參數(shù)曲線，熱特性與壽命息息相關(guān)，對熱特性的測量和分析有助于找出LED可靠性的薄弱

4、環(huán)節(jié);LED的瞬變退化(失效)即LED的光輸出突然降為0，其主要退化包括：抗電磁干擾能力：靜電放電、雷擊浪涌、快速群脈沖、周波跌落;高低溫沖擊耐受性特性;鹽霧、耐濕、振動等。3.相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求針對LED的主要緩變退化，國際上已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相繼發(fā)布，以是北美體系和國際照明委員會(IEC)體系最為典型，我國標(biāo)準(zhǔn)則基本融合了這兩個體系。?ENERGYSTAR?ProgramRequirementsProductSpecificationEligibilityCriteria;?IESLM-80-08ApprovedMethodforMeasuringLumenMaintenanceofLEDL

5、ightSources;?IESTM-21-11ProjectingLongTermLumenMaintenanceofLEDPackages?IEC/PAS62717LEDmodulesforgenerallighting–Performancerequirements?EC/PAS62722-2-1LuminairePerformance–Part2-1:ParticularrequirementsforLEDluminaires?我國的GB/T24824、GB/T24823、QB/T4057等?我國的GB/TXXXXLED加速壽命試驗方法(尚未發(fā)布)3.北美體系和IEC系統(tǒng)對L

6、ED壽命和壽命試驗方法的要求北美體系和IEC系統(tǒng)在對LED產(chǎn)品的壽命要求和試驗方法方面都有所區(qū)別，但針對于LED燈具壽命的評估，二者都提出直接老化測試燈具，或根據(jù)封裝LED、LED模塊等的老化試驗進行推算。3.1北美體系如表1所示，EnergyStar將對LED燈具壽命的試驗方法分為選項1和選項2，其中，選項1是通過測試光源推導(dǎo)燈具的壽命;而選項2僅適用于光源和燈具不可分的一體化燈具，直接測試燈具的光通維持率。選項1，L70(6k)的表示是指，利用6000h(6K)的老化測試推導(dǎo)出的流明維持壽命L70的時間。表1：美國“EnergyStar(能源之星)”對LED燈具壽命的要求現(xiàn)對LM

7、-80和TM-21兩個標(biāo)準(zhǔn)的要求總結(jié)如下：適用范圍：LED封裝、模塊、陣列等;考察對象：只考察光通維持壽命，即緩變失效因素老化溫度：指定點殼溫(Ts)為55℃，85℃和第三個指定溫度，三個溫度覆蓋燈具中LED光源的Ts溫度。老化時間：6000h，推薦10000h;樣本數(shù)量要求及其與外推壽命時間的關(guān)系：20個以上樣品，外推壽命最高為老化時間的6倍;10-19個，外推壽命最高為老化時間的5.5倍;光色參數(shù)測試時間：至少每1000h測量一次;對突然失效的處理：觀