采用現(xiàn)有照明技術的白熾燈或熒光燈的性能通常用平均使用壽命來衡量，它是指連續(xù)工作的一批被測燈中一半發(fā)生故障（不再發(fā)光）所花的時間。白熾燈的平均使用壽命大約是1000小時，緊湊型熒光燈的平均使用壽命約為1.2萬小時，線型熒光燈的平均使用壽命約為2.5萬小時。相比之下，工作在合適環(huán)境條件下的LED的發(fā)光時間可達10萬小時甚至更長，因此無法測量它們的平均使用壽命。

 

LED照明壽命用L70指標來表征，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%時所用的時間。從可靠性工程的角度看，L70的缺點是，由照明公認權威組織“照明工程協(xié)會”發(fā)布的測量方法只測量LED封裝的流明輸出，而沒有將驅動電路、熱管理設計甚至光路等其它系統(tǒng)因素考慮進去。現(xiàn)在的照明制造商沒有將重心放在整個系統(tǒng)的可靠性上，因為燈幾乎總是最先壞的部件。但隨著LED照明的發(fā)展，制造商和最終用戶逐漸認識到，照明系統(tǒng)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（來源：2016美國能源部固態(tài)照明研發(fā)計劃）

 

可靠性是指一個部件或一個系統(tǒng)在特定工作條件下、在一段指定時間內，按設想那樣正常工作的概率。產品可靠性評估基本上都是根據加速壽命測試統(tǒng)計建模和預測方法進行的。對LED照明系統(tǒng)來說，額定光衰和其它元件故障都會影響整體可靠性，如圖1所示。事實證明將照明系統(tǒng)性能的這兩個不同因素結合起來的統(tǒng)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(tǒng)整體可靠性實例。（來源：美國能源部，建筑技術規(guī)劃固態(tài)照明技術情況說明書）

 

在現(xiàn)場作業(yè)中，魯棒性是衡量一個產品或系統(tǒng)在特定環(huán)境下按設想進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工藝所做出的產品可以承受比正常工作情況下更大的應力。幾十年來，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的照明產品與其它電子產品并沒有太大的區(qū)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樣品放到各種超應力條件下，使其更有效地成為整個品質認證系統(tǒng)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所有產品都會正常工作。

 

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

 

表2：典型的LED照明系統(tǒng)魯棒性測試。

 

最近一些標準機構針對LED照明系統(tǒng)的魯棒性問題進行了研究，還有許多工作要做。下次我們將討論已經有的和規(guī)劃中的標準，以及它們是如何解決LED照明系統(tǒng)的可靠性問題的。

 

本文轉載自電子技術設計。