探究LED燈具可靠性試驗方法

施婷婷

常州星宇車燈股份有限公司 江蘇常州 213000

1 LED燈具可靠性分析

1.1 LED燈具可靠性工程概述

當前，半導體制造工藝得到了持續改進，各種新材料也被引入，這使LED行業迎來了新的發展，LED燈具的性能與穩定性都得到了顯著的提升。在LED應用領域不斷擴展、市場需求不斷增加的背景下，LED燈具可靠性評價技術也成為了社會關注的重點。可靠性評價是對產品可靠性水平進行檢測的重要手段。對于LED燈具來說，可靠性試驗可以確定燈具的可靠性特征值，可以對各個器件是否達到預定的可靠性指標進行全面考核，同時還可以了解LED燈具在不同工作環境下所表現出的失效規律，相關工作人員在了解LED燈具失效機理與失效模式的情況下可以采取相應的措施來增強產品的可靠性[1]。當前，針對LED燈具的可靠性試驗項目比較多樣，相關人員需要根據研究目標來選擇合適的試驗方法。

1.2 LED燈具的失效機理

失效是造成LED燈具可靠性降低的最重要原因。LED燈具失效的過程主要包括早期失效期、穩定使用期以及耗損失效期這三個階段。具體如下圖1-1所示。

圖1 LED燈具失效變化圖

在產品使用初期，LED燈具的故障發生率比較高，穩定性呈現出急速下降的趨勢。這一階段產品失效的主要原因是設計與制造方面的問題。在使用一段時間之后，LED燈具的性能開始趨于穩定，故障率也保持在一個較低的水平，這一時期通常被成為“隨機失效期”。這段時間比較長，同時也是產品發揮作用的主要時期，該時期所出現的故障大多都是由偶然因素所引起的。而在使用較長一段時間之后，LED燈具內部的零件開始出現老化，進入到疲勞期。這個階段產生的損耗性因素比較多，產品會在較短的時間內進入到失效期，故障率不斷增加，最終會面臨報廢。有研究人員在對失效之后的LED燈具進行研究之后發現，封裝材料退化、能級缺陷增加、靜電作用、歐姆接觸增大等原因是造成失效的主要因素。

2 LED燈具可靠性試驗方法

2.1 LED燈具光通維持率壽命試驗方法

在對LED燈具的可靠性進行研究的過程中，產品的預期壽命是其中的一項重要指標，這主要是由產品本身的特性所決定的。傳統的試驗方法是直接測試，這種方法需要耗費較長的時間，同時也需要較高的成本。當前，人們可以運用壽命預測技術，基于相關的標準、根據不同產品的表征數據來對LED燈具的壽命進行預測，在有限數據量的情況下模型表征LED燈具產品的物理化學變化，并在這個基礎上對產品的可靠性進行評估。根據相關研究，LED燈具的光通量衰減規律與自然指數規律相符合，在這個基礎上可以運用相應的試驗方法進行研究。在GB/T33721—2017國家標準的基礎上，還可以加入LED燈具光線、色溫以及燈光顏色調節的操作循環，并對試驗過程當中LED燈具的故障率和電參數變化情況來進行評估[2]。

2.2 LED燈具安全特性試驗方法

（1）LED燈具調控開關電磁電容試驗。在使用的過程中，LED燈具調控電路電容元件、MOS管等元件斷開是否充分通常與調控開關有直接的關系。當前，人們對調控開關電磁電容的兼容性進行試驗時所采用的方法主要是穩態試驗，并沒有充分考慮到其在運行過程當中出現的電磁脈沖、其他電磁兼容限制等問題。與此同時，調控開關動作對電磁兼容試驗造成的影響，試驗過程中存在的電沖擊、放電異常等問題，很多企業也并不重視。而實際上，在可靠性試驗的過程中，如果只針對LED燈具的信號和控制端口進行實驗操作，試驗電壓對部分LED燈具的控制器可能會造成損壞。因此，在GB/T18595—2014標準的基礎上，需要對該試驗進行優化，然后按照GB/T17626.4—2018當中所提出的方法來開展試驗。

（2）LED燈具調控開關可靠性試驗。LED燈具的功能主要包括調光、調色溫以及調顏色這三種，但是在實際運行的過程中，通常會對這三種功能進行集成調控。因此，在開展調控開關可靠性試驗的過程中，需要將所有的功能打開，使調控功能同時發揮作用。比如在調光的過程中，要同時對燈光顏色進行調節。在這樣的條件下，對LED控制裝置當前的故障狀態進行測試，同時對其耐久性進行熱測試。。

因此，在LED燈具調控開關可靠性試驗當中，可以綜合不同原理，選擇2s開與2s斷的方式。同時在試驗當中選擇10個樣本，將LED燈具與控制裝置的溫升變化與故障率作為兩個考核對象。除此之外，在發生故障的情況下，還要考慮LED燈具是否會發生電容不可控放電的問題，對輸入端與輸出端的電壓進行測定。除此之外，調控開關在異常操作或者輸入錯誤的情況下，還要針對其內部零部件是否發生過熱、自燃問題開展實驗，以此來對LED燈具在操作故障狀態下是否能夠造成安全危害進行測定。

總的來說，當前市場當中所流通的LED燈具產品主要包括調光類、調色溫類以及調顏色類。在對這些燈具進行可靠性試驗的過程中，需要對光通維持率壽命進行驗證，同時還需要對其安全特性進行測試。隨著國家相關檢測標準的完善，LED燈具的可靠性實驗與檢測也將越來越完善，在提高產品可靠性水平的同時也可以實現對消費者權益的有效保護。