探究LED灯具可靠性试验方法

施婷婷

常州星宇车灯股份有限公司 江苏常州 213000

1 LED灯具可靠性分析

1.1 LED灯具可靠性工程概述

当前，半导体制造工艺得到了持续改进，各种新材料也被引入，这使LED行业迎来了新的发展，LED灯具的性能与稳定性都得到了显著的提升。在LED应用领域不断扩展、市场需求不断增加的背景下，LED灯具可靠性评价技术也成为了社会关注的重点。可靠性评价是对产品可靠性水平进行检测的重要手段。对于LED灯具来说，可靠性试验可以确定灯具的可靠性特征值，可以对各个器件是否达到预定的可靠性指标进行全面考核，同时还可以了解LED灯具在不同工作环境下所表现出的失效规律，相关工作人员在了解LED灯具失效机理与失效模式的情况下可以采取相应的措施来增强产品的可靠性[1]。当前，针对LED灯具的可靠性试验项目比较多样，相关人员需要根据研究目标来选择合适的试验方法。

1.2 LED灯具的失效机理

失效是造成LED灯具可靠性降低的最重要原因。LED灯具失效的过程主要包括早期失效期、稳定使用期以及耗损失效期这三个阶段。具体如下图1-1所示。

图1 LED灯具失效变化图

在产品使用初期，LED灯具的故障发生率比较高，稳定性呈现出急速下降的趋势。这一阶段产品失效的主要原因是设计与制造方面的问题。在使用一段时间之后，LED灯具的性能开始趋于稳定，故障率也保持在一个较低的水平，这一时期通常被成为“随机失效期”。这段时间比较长，同时也是产品发挥作用的主要时期，该时期所出现的故障大多都是由偶然因素所引起的。而在使用较长一段时间之后，LED灯具内部的零件开始出现老化，进入到疲劳期。这个阶段产生的损耗性因素比较多，产品会在较短的时间内进入到失效期，故障率不断增加，最终会面临报废。有研究人员在对失效之后的LED灯具进行研究之后发现，封装材料退化、能级缺陷增加、静电作用、欧姆接触增大等原因是造成失效的主要因素。

2 LED灯具可靠性试验方法

2.1 LED灯具光通维持率寿命试验方法

在对LED灯具的可靠性进行研究的过程中，产品的预期寿命是其中的一项重要指标，这主要是由产品本身的特性所决定的。传统的试验方法是直接测试，这种方法需要耗费较长的时间，同时也需要较高的成本。当前，人们可以运用寿命预测技术，基于相关的标准、根据不同产品的表征数据来对LED灯具的寿命进行预测，在有限数据量的情况下模型表征LED灯具产品的物理化学变化，并在这个基础上对产品的可靠性进行评估。根据相关研究，LED灯具的光通量衰减规律与自然指数规律相符合，在这个基础上可以运用相应的试验方法进行研究。在GB/T33721—2017国家标准的基础上，还可以加入LED灯具光线、色温以及灯光颜色调节的操作循环，并对试验过程当中LED灯具的故障率和电参数变化情况来进行评估[2]。

2.2 LED灯具安全特性试验方法

（1）LED灯具调控开关电磁电容试验。在使用的过程中，LED灯具调控电路电容元件、MOS管等元件断开是否充分通常与调控开关有直接的关系。当前，人们对调控开关电磁电容的兼容性进行试验时所采用的方法主要是稳态试验，并没有充分考虑到其在运行过程当中出现的电磁脉冲、其他电磁兼容限制等问题。与此同时，调控开关动作对电磁兼容试验造成的影响，试验过程中存在的电冲击、放电异常等问题，很多企业也并不重视。而实际上，在可靠性试验的过程中，如果只针对LED灯具的信号和控制端口进行实验操作，试验电压对部分LED灯具的控制器可能会造成损坏。因此，在GB/T18595—2014标准的基础上，需要对该试验进行优化，然后按照GB/T17626.4—2018当中所提出的方法来开展试验。

（2）LED灯具调控开关可靠性试验。LED灯具的功能主要包括调光、调色温以及调颜色这三种，但是在实际运行的过程中，通常会对这三种功能进行集成调控。因此，在开展调控开关可靠性试验的过程中，需要将所有的功能打开，使调控功能同时发挥作用。比如在调光的过程中，要同时对灯光颜色进行调节。在这样的条件下，对LED控制装置当前的故障状态进行测试，同时对其耐久性进行热测试。。

因此，在LED灯具调控开关可靠性试验当中，可以综合不同原理，选择2s开与2s断的方式。同时在试验当中选择10个样本，将LED灯具与控制装置的温升变化与故障率作为两个考核对象。除此之外，在发生故障的情况下，还要考虑LED灯具是否会发生电容不可控放电的问题，对输入端与输出端的电压进行测定。除此之外，调控开关在异常操作或者输入错误的情况下，还要针对其内部零部件是否发生过热、自燃问题开展实验，以此来对LED灯具在操作故障状态下是否能够造成安全危害进行测定。

总的来说，当前市场当中所流通的LED灯具产品主要包括调光类、调色温类以及调颜色类。在对这些灯具进行可靠性试验的过程中，需要对光通维持率寿命进行验证，同时还需要对其安全特性进行测试。随着国家相关检测标准的完善，LED灯具的可靠性实验与检测也将越来越完善，在提高产品可靠性水平的同时也可以实现对消费者权益的有效保护。