④ 若光通維持率曲線圖上最后2000h 光通維持率高于邊界函數(shù)曲線，則LED 封裝的壽命大于該邊界函數(shù)所對(duì)應(yīng)L70壽命值。

2. 2. 3 IEC 關(guān)于LED 壽命測(cè)試提案

IEC 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)過程中，有成員曾在2010 年提出針對(duì)LED 器件的光通維持率測(cè)試和推測(cè)的提案，提出了基于溫度加速對(duì)比的LED 器件光通維持率的推算方法，計(jì)算理論如圖3 所示。

光通維持率的推算方法為：

① 在至少兩種殼溫下進(jìn)行樣品光通維持率燃點(diǎn)測(cè)試;

② 分別在0h,500h,1000h,2000h,3000h,……燃點(diǎn)時(shí)間下測(cè)試LED 器件的光通量，并計(jì)算各時(shí)刻點(diǎn)的光通維持率，測(cè)試時(shí)間不少于6000h;

③ 將每種溫度下的光通維持率測(cè)試點(diǎn)相連;

④ 將兩條不同溫度下光通維持率曲線上的相同光通維持率水平的點(diǎn)相連;

⑤ 以上述連接點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)算加速因子;

⑥ 對(duì)至少5 個(gè)不同的光通維持率水平重復(fù)④⑤的操作，且各點(diǎn)間的時(shí)間間隔不應(yīng)低于500h;

⑦ 計(jì)算平均加速因子;

⑧ 使用平均加速因子根據(jù)高溫測(cè)試曲線推算低溫下的光通維持率隨燃點(diǎn)時(shí)間的變化。

3 LED 壽命測(cè)試推算方法對(duì)比分析及研究

上述三種國(guó)際范圍內(nèi)的LED 壽命推算方法，相關(guān)重要因素如表2 所示。

3. 1 IES TM21 關(guān)于LED 壽命推算方法

IES TM21 的LED 壽命推算方法基于IES LM80關(guān)于LED 光通維持率的測(cè)試數(shù)據(jù)。圖4 給出了采用IES TM21 的壽命推算方法對(duì)某型號(hào)LED 器件LM80測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行光通維持率擬合的曲線圖。

根據(jù)曲線擬合結(jié)果，三種燃點(diǎn)環(huán)境溫度下LED壽命指標(biāo)排序?yàn)椋?5℃下LED 壽命> 105℃下LED壽命> 55℃ 下LED 壽命，這與實(shí)際情況并不相符合，因此，IES TM21 壽命推算方法在適用性需要做進(jìn)一步研究確認(rèn)。

3. 2 基于指數(shù)衰減邊界函數(shù)的LED 器件壽命推算方法

該方法以后2000h 光通維持率測(cè)試結(jié)果與邊界函數(shù)上對(duì)應(yīng)時(shí)刻點(diǎn)維持率數(shù)值高低來確認(rèn)LED 的最低壽命指標(biāo)。采集LED 產(chǎn)品進(jìn)行6000h 光通維持率測(cè)試，并根據(jù)指數(shù)衰減邊界函數(shù)進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖5 所示。

圖5 給出了100000h 和500000h 壽命的邊界函數(shù)曲線，對(duì)三種LED 產(chǎn)品的光通維持率測(cè)試曲線做對(duì)比可見，三種產(chǎn)品的壽命均高于100000h,其中，產(chǎn)品1 和3 的壽命更是超過500000h,與產(chǎn)品壽命存在較大的不符合性。因此，邊界函數(shù)對(duì)比法在LED 照明產(chǎn)品壽命推算上也并不適合。

3. 3 基于溫度加速比對(duì)的LED 壽命推算方法及研究

該方法以溫度為壽命加速應(yīng)力，同時(shí)，低溫下的測(cè)試時(shí)間不應(yīng)低于6000h.基于該壽命推算方法，開展試驗(yàn)條件與LED 照明產(chǎn)品壽命參數(shù)關(guān)系的試驗(yàn)研究。

3. 3. 1 試驗(yàn)方案

壽命燃點(diǎn)過程中，受LED 器件、透鏡、驅(qū)動(dòng)等部件性能變化或產(chǎn)品散熱效果的影響，LED 照明產(chǎn)品壽命參數(shù)指標(biāo)的衰減主要表現(xiàn)在光通量衰減和顏色漂移兩個(gè)方面。考慮到產(chǎn)品零部件間的交互影響，LED 照明產(chǎn)品的壽命評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法以整體LED 照明產(chǎn)品為研究對(duì)象，因此試驗(yàn)條件的設(shè)定考慮針對(duì)整體產(chǎn)品的實(shí)際測(cè)試操作可行性。

本階段以燃點(diǎn)環(huán)境溫度為試驗(yàn)應(yīng)力，設(shè)定不同溫度水平，在控溫環(huán)境溫度( ± 2℃) 下對(duì)燈進(jìn)行燃點(diǎn)試驗(yàn)，采用積分球- 光譜輻射度計(jì)測(cè)量系統(tǒng)監(jiān)測(cè)燈在長(zhǎng)期燃點(diǎn)過程中各溫度水平下LED 照明產(chǎn)品壽命參數(shù)指標(biāo)的變化情況。溫度水平的設(shè)定和試驗(yàn)過程中樣品狀態(tài)的分析確認(rèn)是試驗(yàn)的重要考慮因素。

首先采集試驗(yàn)樣品，監(jiān)測(cè)不同燃點(diǎn)環(huán)境溫度下燈零部件的溫度，以確定溫度應(yīng)力試驗(yàn)的極限水平，試驗(yàn)結(jié)果如圖6 所示。

結(jié)合LED 照明產(chǎn)品各零部件的性能，對(duì)圖7 所示溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，確定溫度應(yīng)力試驗(yàn)的水平上限，進(jìn)而設(shè)定各燃點(diǎn)環(huán)境溫度水平。

3. 3. 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

采集代表性LED 照明產(chǎn)品，在不同環(huán)境溫度水平下進(jìn)行燃點(diǎn)和光色參數(shù)的測(cè)試，圖7 為相應(yīng)測(cè)試結(jié)果。

圖7 中偏下測(cè)試曲線為高環(huán)境溫度水平下的燃點(diǎn)測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果，偏上曲線為常態(tài)壽命燃點(diǎn)試驗(yàn)溫度下的對(duì)比測(cè)試結(jié)果?？梢?，產(chǎn)品的光通維持率在高燃點(diǎn)環(huán)境溫度下呈現(xiàn)快速衰減趨勢(shì)，至1968h,樣品的光通量衰減達(dá)到58. 2%,這表明以環(huán)境溫度為加速測(cè)試因素的試驗(yàn)方法存在一定的可行性。為進(jìn)一步分析影響高環(huán)境溫度下樣品光通衰減的因素，對(duì)試驗(yàn)后樣品做拆解分析，測(cè)試各部件在燃點(diǎn)過程中所導(dǎo)致的光通量衰減，試驗(yàn)結(jié)果表明，燃點(diǎn)過程中由LED 封裝體所導(dǎo)致的光通量衰減為57. 9%,基本等同于樣品的光通量衰減值。也就是說，以環(huán)境溫度為加速應(yīng)力，產(chǎn)品在光通量快速衰減條件下并未出現(xiàn)非常態(tài)的壽命參數(shù)指標(biāo)變化或失效模式，即，LED 產(chǎn)品的壽命測(cè)試評(píng)價(jià)時(shí)間并不以常態(tài)低溫環(huán)境溫度下產(chǎn)品的光通維持率測(cè)試和不同維持率水平下相對(duì)一致的加速因子為必要條件，產(chǎn)品的壽命測(cè)試評(píng)價(jià)時(shí)間可在不改變產(chǎn)品失效模式的前提下縮減。

4 結(jié)論

在現(xiàn)有LED 相關(guān)壽命測(cè)試方法對(duì)比研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)LED 照明產(chǎn)品的壽命測(cè)試評(píng)價(jià)方法開展研究。以燃點(diǎn)環(huán)境溫度為加速應(yīng)力的試驗(yàn)研究表明，針對(duì)LED 照明產(chǎn)品的零部件溫度性能特性，在特定溫度水平下，產(chǎn)品的壽命評(píng)價(jià)參數(shù)指數(shù)存在顯著加速效果，同時(shí)，產(chǎn)品的光通量衰減因素和失效模式并未改變，因此，燃點(diǎn)環(huán)境溫度可作為有效的LED照明產(chǎn)品壽命加速應(yīng)力做深入研究。