采用現有照明技術(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，它是指連續工作的一批被測燈中一半發(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(xiàn)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10萬(wàn)小時(shí)甚至更長(cháng)，因此無(wú)法測量它們的平均使用壽命。

 

LED照明壽命用L70指標來(lái)表征，是指以流明（L）為單位測量得到的輸出光強下降到最初亮度的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，由照明公認權威組織“照明工程協(xié)會(huì )”發(fā)布的測量方法只測量LED封裝的流明輸出，而沒(méi)有將驅動(dòng)電路、熱管理設計甚至光路等其它系統因素考慮進(jìn)去?，F在的照明制造商沒(méi)有將重心放在整個(gè)系統的可靠性上，因為燈幾乎總是最先壞的部件。但隨著(zhù)LED照明的發(fā)展，制造商和最終用戶(hù)逐漸認識到，照明系統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)照明設備的典型性能（來(lái)源：2016美國能源部固態(tài)照明研發(fā)計劃）

 

可靠性是指一個(gè)部件或一個(gè)系統在特定工作條件下、在一段指定時(shí)間內，按設想那樣正常工作的概率。產(chǎn)品可靠性評估基本上都是根據加速壽命測試統計建模和預測方法進(jìn)行的。對LED照明系統來(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)證明將照明系統性能的這兩個(gè)不同因素結合起來(lái)的統計模型已不太適用，這是為什么一直將重心放在魯棒性測試上的主要原因。

 

圖1：LED照明系統整體可靠性實(shí)例。（來(lái)源：美國能源部，建筑技術(shù)規劃固態(tài)照明技術(shù)情況說(shuō)明書(shū)）

 

在現場(chǎng)作業(yè)中，魯棒性是衡量一個(gè)產(chǎn)品或系統在特定環(huán)境下按設想進(jìn)行工作的能力的一種非量化指標，方法是確認按照特定的設計和生產(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力。幾十年來(lái)，電子行業(yè)一直采用魯棒性測試方案作為驗證程序的一部分。直到最近這種概念才被更多的LED照明組織所接受，因為他們終于認識到基于LED的照明產(chǎn)品與其它電子產(chǎn)品并沒(méi)有太大的區別。

 

與使用設計原型的可靠性測試不同，魯棒性測試一般是將生產(chǎn)樣品放到各種超應力條件下，使其更有效地成為整個(gè)品質(zhì)認證系統的一部分?？煽啃詼y試的目標是檢測出故障，以便了解故障模式，與之不同，魯棒性測試所期望的是在測試結束時(shí)所有產(chǎn)品都會(huì )正常工作。

 

LED照明的魯棒性測試與JEDEC、IEC和其它組織發(fā)布的其它類(lèi)型電子設備的測試非常相似，但根據LED產(chǎn)品的特殊性進(jìn)行了一些調整。對于給定產(chǎn)品的測試方案將根據目標應用的不同而不同，比如室內辦公產(chǎn)品的測試板可能不需要包含高溫工作或振動(dòng)。下表列出了針對LED照明產(chǎn)品推薦的比較常見(jiàn)的魯棒性測試項目。

 

表2：典型的LED照明系統魯棒性測試。

 

最近一些標準機構針對LED照明系統的魯棒性問(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)有的和規劃中的標準，以及它們是如何解決LED照明系統的可靠性問(wèn)題的。

 

本文轉載自電子技術(shù)設計。