LED灯具可靠性测试与评价方法探讨

LED灯具可靠性测试与评价方法探讨

李瑞芬

广东产品质量监督检验研究院  广东广州  510670

摘要：目前，LED智能灯已经成为了整个照明领域的一个热门话题。目前，我国国家标准对LED产品的可靠性检测还存在着一些缺陷。介绍了LED智能照明产品的类别，并根据国外相关标准和国家标准，对其进行了光通量寿命的检验和评估，并对其进行了可靠性评估。

关键词：LED智能灯具   智能照明

智能家庭是一种非常重要的物联网技术。作为家庭中的一个关键部件，智能LED灯正在逐渐进入人们的日常生活。开发出了智能LED照明产品和控制系统，从而使其在全球范围内的应用更加广泛。对LED智能照明系统进行可靠性评定的关键技术进行深入的研究，建立一套科学、可行的检测程序，对其进行性能劣化、可靠性的检测具有一定的指导作用。

一、LED灯具分类

在《失效物理可靠性预计》中，可靠性预测的可评价方法提及的各种因素有：温度升高、危害、产品自身EMC特性、测试过程稳定性、测试数据的可靠性等。结合LED智能灯具自身的特点，着重探讨了其寿命、安全特性（温度、故障状态）、故障率、EMC可靠性测试等有关的直观指标。

在实际使用中，根据实现的原则，LED智能灯可以分成三种类型：

1.调光型智能LED灯泡（如：0-100%调光），这类LED灯泡的亮度是由控制输出电流或电压来实现的。

2.调温智能LED灯（在相同的光源上，可以切换不同的色温），这种LED灯泡可以根据需要切换不同的色温，进行色温变换。这种色温变换模式更像是两种不同色温光源的有机组合，其智能控制的核心就是切换色温。

3.调色型智能LED灯（RGBW等主要用于舞台照明、场景照明等）是一种采用调光控制的彩色LED晶片。与调色温度LED光源的不同之处是，调色LED芯片包含红色，蓝色，绿色和增加了白色PN结，并且使用了不同的发光二极管脚来实现不同的颜色激发；而调温LED光源则是利用两个或多个不同色温LED芯片来完成色温转换。这样，在这样的调色工艺中，它的LED控制器（驱动电源）的输出线具有多个信号输出和同正极和多负极，以调节色彩。

二、光通维护寿命的确认

关于LED智能照明产品寿命的常用标准包括《电子系统及装备可靠性预测和评估的标准方法》、《失效物理可靠性预计》，在现有标准的基础上，根据不同的产品特性，在现有标准的基础上，添加满足其自身实际状况的要求。如果使用的LED芯片已取得检测报告，则可参照使用1000小时间接法进行寿命确认试验。如果使用的LED芯片没有通过检测报告，则应参照使用6000小时间接法进行寿命确认。

1.测试条件

测试样本应该在生产厂家宣称的工作环境和工作环境摄氏度下进行。并且，测量在图1中确定1000小时间接方法的参数指数芯片的温度和电流，并且判断所检测的样本二次光学材料。在实验中，采用了不同类型的LED照明产品进行仿真。

①调光类

无线控制型调光器，通过模拟信号的方式来调节智能LED照明产品的亮度，并确保在厂商宣称的调光速度和调光范围之内，使调光类型的LED灯泡能够在一定的调光范围内反复循环。机械式调光器，以模拟动作进行调光试验，调光开关必须与测试环境外部连接，以避免对试样自身的检测结果造成影响（注：在调光速率为20%/s时，为静音调光）。

②调色温类

对LED智能灯的调色温度调节，不管是机械控制，还是信号控制，都可以根据厂家提供的开关调节色温的速度，对试样进行开关切换操作，以便在不同的色温转换情况下进行测试。

③调色类

这种RGBW的各种色彩在不同的色彩之间不停地切换，并以不同的色彩循环（以不同的颜色和满功率的运行为一个周期，5次/分钟的周期）进行寿命测试。

2.寿命验证试验

LED晶片的光通量衰减实验结果与自然指数曲线基本吻合，采用标准，采用了一种新的测试方法。本文在国家标准的基础上，加入了调光、调色温度、调节灯光色彩等工作周期，并对测试期间的故障和电气参数的变化进行了评价。

根据《寿命检验》中规定的1000小时加速测试法和6000小时测试法。按照图2对1000小时进行1000小时的测量，最后的照明设备的试验参数必须满足图2中的规定。

1000小时加速测试法最后的灯具样本是否满足使用寿命声明值，是根据LED组件芯片的数据报告计算出的模块6000小时的光通维持率和根据照明设备寿命而决定的6000小时的光通维持率，并且在时，可以实现声明寿命，如果，则可以实现声明寿命。

在使用6000小时的直接方法进行寿命确认测试时，灯具的工作环境和性能工作温度为。测试时间至少为6000小时，如果LED灯宣称50000小时，则可以适当延长到10000小时。在寿命超过50000小时的情况下，可以适当延长测试时间。在试验期间，每1000小时对光通量进行一次测量。拟合数据和光通保持率的计算，参照《LED灯具可靠性试验方法》中对光通保持率进行寿命测试的方法。

在测试过程中，如果厂商所宣称的光通持续使用寿命不能超出预期的光通量保持寿命，则认为该测试通过，那么，该产品的光通量保持性能就达到了灯泡的声称使用寿命。

三、安全性能试验与评定

1.调节式开关的电磁电容试验评估

调节开关大多会对调节电路的电容和MOS管等器件的断开产生一定的影响。但是，在现有的电磁兼容测试中，大部分都是稳定的，并没有考虑到控制切换时电磁兼容的状态和电磁兼容的约束。控制开关的操作是否会影响电磁兼容测试，以及开关测试中有没有电冲击和放电的异常，目前尚未引起厂商的重视。尽管标准中提出了快速瞬变测试，但测试工作仅限于智能LED照明设备中的信号/控制端口，有些智能LED照明设备的控制器不能接受0.5kV的测试电压。因此，在中，对其进行了优化，并根据标准对其进行了测试。

2.调节式开关可靠度测试

一般的LED照明系统，并不是只有一个调光、调色温、调色三个功能，而是将三个调节组合在了一起。因此，在这一局部的测试中，应该将能够同时开启的功能，比如在调光时，要逐步地调节色彩。在这种设定条件下，LED控制器的失效状况测试和中的耐久性测试被执行。

在标准中，测试是在30秒开和30秒关进行的，在当前的LED照明设备中，开关不仅是一种控制电源的开关，更是一种可以改变色温和色彩的信号。但在测试中，由于LED控制器的信号开关时间太长，会造成色温不能转换。

鉴于此情形的存在，对LED智能照明产品进行调节开关测试是不利的，综合各种原理的调节开关问题，以2s开、2s断开方法,10个样品，测试结果主要测试两个参数：温度的变化和LED控制器的失灵。周期使用LED灯泡宣称使用寿命的二分之一，如果不使用，则进行15000次测试。在调节式调节开关时，其循环次数与切换次数一样，以循环进行，每次循环10秒。

经试验后，试件不会有明显的损伤，而根据标准，其光通量与初始光通量相比，不大于10%，即为合格。在所述的耐用性热测试期间，将以上调节关通断操作添加到测试后，各工况下的温度不会超出极限温度范围，也不会出现危险状况。

结论：LED智能照明设备的可靠性测试一直是业内的一个热门话题。本文根据、、、、等智能LED照明设备的类别，对其进行了详细的分析。然而，本论文所提之LED可靠性试验，仅限于LED之本体之可靠度之测试，并未包含资讯之安全性之考量与检验。随着国家标准的不断完善，LED智能照明产品的可靠性测试技术也将不断地向集成化、完美化方向发展，从而为今后的产品可靠性提供一定的借鉴。

参考文献

[1]王鹏,丰霞瑶,李彦彬.道路照明灯玻璃面罩对LED灯具性能的影响[J].交通节能与环保.2021,(3).67-69.