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北美体系和IEC系统对LED寿命和寿命试验方法的要求

  北美体系和IEC系统在对LED产品的寿命要求和试验方法方面都有所区别,但针对于LED灯具寿命的评估,二者都提出直接老化测试灯具,或根据封装LEDLED模块等的老化试验进行推算。

  1.1 北美体系

  如表1所示,Energy Star将对LED灯具寿命的试验方法分为选项1和选项2,其中,选项1是通过测试光源推导灯具的寿命;而选项2仅适用于光源和灯具不可分的一体化灯具,直接测试灯具的光通维持率。选项1L70(6k)的表示是指,利用6000h6K)的老化测试推导出的流明维持寿命L70的时间。

  表1:美国“Energy Star(能源之星)”LED灯具寿命的要求

  现对LM-80 TM-21两个标准的要求总结如下:

  适用范围:LED封装、模块、阵列等;

  考察对象:只考察光通维持寿命,即缓变失效因素

  老化温度:指定点壳温(Ts)为5585和第三个指定温度,三个温度覆盖灯具中LED光源的Ts温度。

  老化时间:6000h,推荐10000h

  样本数量要求及其与外推寿命时间的关系:20个以上样品,外推寿命最高为老化时间的6倍;10-19个,外推寿命最高为老化时间的5.5倍;

  光色参数测试时间:至少每1000h测量一次;

  对突然失效的处理:观察记录,调查确认突然失效是因为光源本身原因;

  记录颜色衰变:有;

数据记录:每个LED的光通维持、中间值、标准偏差、最小和最大光通维持率值;

  曲线拟合:1. 以初始值为1,归一化光通维持率;

  2. 在每个测量点,求得测试样品归一值的平均值;

  3. 数据要求:不采用小于1000h内的测量数据;老化6000h-10000h,至少用5000h的数据;大于10000h,用最后50%的数据。

  外推计算:推荐指数模型。

  1.2 IEC体系

  IEC体系中用Lx Fy 来表征LED产品的寿命,其中,Lx表示光通量维持率,如L70Fy表示失效率,包括缓变失效率By和瞬变失效率Cy。例如:L70F5030000h是指:50%的模块在30000h后的光通维持率在70%以下。

  对于普通照明用的白光LED产品,IEC并不强调对声称的寿命进行验证,而是对限定时间的流明维持率进行分级。

  IEC 中对LED模块和灯具的光通维持率测试如表2所示。特别注意的是IEC体系中,LED模块或灯具的瞬变失效和缓变失效是要在最终的Fy指标上体现出来的。对于一组LED模块,按试验样品20个计算,若声称F50,则至少n-2个模块通过;若声称F10,则n个模块全部通过试验。

  老化试验中的温度也特别值得关注。LED模块老化应在外壳指定点为Tp温度下老化,相当于北美体系中的Ts;而灯具则在环境温度Tq下考察其性能,并且应确保在声称的Tq max下, 模块温度Tp不会超过。

  表2IEC体系对LED模块和灯具的光通维持率测试要求

2. 加速老化和寿命测试系统

  对于加速老化和寿命的测试,无论采用北美体系或IEC体系,其硬件测量装置基本相同,一般主要包括恒温试验箱、多路电源、多路温度巡检仪等。目前国内外对于LED加速老化和寿命测试系统的研制也十分关注。由于LED光源或灯具的光色性能需在室温(25±1)条件下测量,因此国外典型设备一般需要和积分球光谱仪系统结合起来,在LED老化到一定时间后冷却恒温箱内温度,并将被测LED取出到积分球系统中进行光色测量。该操作过程很繁琐,若测试间隔时间较短,则整个老化测试十分费时费力,而当测试间隔较长是,则不能及时反映LED光色参数的变化过程,被测LED的失效时间的记录误差较大。