徐歡 劉桂雄 余榮斌
摘 要:針對LED可靠性評估的方法大部分均基于樣品偽壽命這一現(xiàn)象,提出基于退化量分布的LED可靠性評估方法。先依據(jù)指數(shù)模型預測后續(xù)時刻的退化量,再通過β分布統(tǒng)示法求出各時刻的累積失效概率,然后根據(jù)加速模型確定常應力下LED的可靠度函數(shù)。以國內(nèi)某型LED燈具為實驗對象,求出該型燈具壽命估計值為77 100 h,驗證方法的實用性、有效性。
關鍵詞:LED;可靠性;β分布;加速方程
文獻標志碼:A 文章編號:1674-5124(2016)09-0126-04
0 引 言
LED作為第四代照明光源,將是人類未來照明的發(fā)展趨勢,但目前LED照明技術還有一些瓶頸,比如LED的壽命預估與可靠度分析問題,它們屬于長壽命產(chǎn)品(據(jù)報道,有的壽命要求20年),如何進行LED的壽命預估與可靠度分析是個難題。目前對LED的壽命預估代表性方法主要有:1)基于美國IES TM21標準關于LED光通量維持率推算方法,該法主要思想是以0 h光通量為基準,通過指數(shù)模型擬合光通量維持率曲線,以產(chǎn)品光通量維持率衰減到70%對應時間作為LED偽壽命[1];2)基于IEC國際標準開發(fā)過程,提出以溫度為加速應力,通過指數(shù)模型擬合光通量維持率曲線,以產(chǎn)品光通量維持率衰減到70%對應時間作為LED偽壽命,再依據(jù)加速方程計算出常應力下LED偽壽命[2]。這些方法都是基于偽壽命對LED進行可靠性評估,偽壽命只是退化失效最終現(xiàn)象,產(chǎn)品失效內(nèi)在原因是產(chǎn)品可靠度逐漸降低的過程。本文提出依據(jù)β分布來擬合退化量分布對LED可靠性進行研究,選定LED光通量作為性能指標,并設定失效閾值,通過定時結(jié)尾加速試驗,得到各加速應力下可靠性模型,最后依靠加速方程得到常應力下可靠性模型。
3 結(jié)束語
針對LED可靠性評估大都基于偽壽命狀況,提出一種基于LED性能退化量分布的可靠性評估方法,該方法更關注失效過程本身,有助于增強評估結(jié)果可信度,為LED可靠性評估提供一種新的思路。但本文還是僅以光通量作為性能退化量,在一些特殊場合,色參數(shù)改變會影響其使用效果,故評估結(jié)果與產(chǎn)品實際中還存在差距,為更好地體現(xiàn)LED燈使用壽命,后續(xù)研究將考慮把LED燈管多個主要性能參數(shù)作為性能指標。
參考文獻
[1] CHANG M H, DAS D, VARDE P V, et al. Light emitting diodes reliability review[J]. Microelectronics Reliability,2012,52(5):762-782.
[2] 張偉,華樹明,鞏馬理,等. LED照明產(chǎn)品壽命測試評價方法研究進展[J]. 照明工程學報,2013(1):42-47.
[3] 魏嬌. LED照明產(chǎn)品壽命快速評價方法的研究[D]. 西安:西北大學,2014.
[4] 姜焰鳴,劉桂雄. 形狀誤差粒子群算法智能評定的β分布統(tǒng)示法[J]. 華南理工大學學報(自然科學版),2012(12):30-34.
[5] OLEA R A. On the use of the beta distribution in probabilistic resource assessment[J]. Natural Resources Research,2011,20(4):377-388.
[6] 林洪樺. 測量誤差與不確定度評估[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2009:80-90.
[7] 郭偉玲,樊星,崔德勝,等. 一種基于偽失效壽命的LED可靠性快速評價方法[J]. 發(fā)光學報,2013(2):213-217.
[8] 孫志旺,梁玉英,潘剛,等. 電應力加速退化試驗技術及可靠性評估研究[J]. 中國測試,2014,40(5):140-144.
[9] LEVADA S, MENEGHINI M, MENEGHESSO G, et al. Analysis of DC current accelerated life tests of GaN LEDs using a Weibull-based statistical model[J]. Device and Materials Reliability, IEEE Transactions,2005,5(4):688-693.
[10] 張新鋒,趙彥. 基于最小二乘支持向量機的小樣本威布爾可靠性分析[J]. 中國機械工程,2012(16):1967-1971.
[11] 黃運來,張國龍,鄧陳,等. 基于ARMA模型的加速退化試驗可靠性評估[J]. 中國測試,2014,40(4):137-140.
[12] NOGUEIRA E, V?魣ZQUEZ M, NU?譙EZ N. Evaluation of AlGaInP LEDs reliability based on accelerated tests[J]. Microelectronics Reliability,2009,49(9):1240-1243.
[13] ESCOBAR L A, MEEKER W Q. A review of accelerated test models[J]. Statistical Science,2007,21(4):552-577.
[14] 趙寧. LED照明的雜散光分析與散熱研究[J]. 中國測試,2013,39(6):32-35.
[15] 施陳峰. LED照明產(chǎn)品的可靠性研究[D]. 上海:復旦大學,2013.
(編輯:李剛)