摘要： 本文在調研LED 照明產品國際和國家標準有關壽命評價考慮的基礎上，介紹了目前針對LED 壽命測試的相關研究工作，對LED 照明產品的壽命評估方法做了探索性研究。經(jīng)分析可知，采用壽命測試推算方法，IESTM21 和邊界函數(shù)法均存在一定的問題。研究表明，采用試驗條件加速的方法來測試推算LED 照明產品的壽命存在較高的可行性，且此評價方法可顯著縮短產品的壽命評價周期。

1 引言

發(fā)光二極管( Light Emitting Diode,LED) 作為一種光電子器件，本身具有長壽命的優(yōu)勢。隨著藍光LED 芯片的發(fā)明和LED 照明技術的提高，LED 逐步進入普通照明領域，其技術水平也在近年呈現(xiàn)出快速的發(fā)展趨勢。LED 照明產品包括LED 光源和LED 燈具。針對普通照明領域，受LED 照明產品價格因素的影響，綜合考慮市場應用的性價比和成本收回效果，LED 照明產品的壽命及其評估方法在全行業(yè)內引起了廣泛的關注，也成為近來討論和研究的熱點。

LED 照明產品的壽命及其評估方法研究主要基于三個方面的考慮： ( 1) 產品的壽命評估方法研究及實施，將完善LED 照明產品的性能評價體系，縮短產品全面性能評價的測試周期，促進產品技術水平的提升; ( 2) LED 照明產品全面性能評價的實施，將對政府的相關決策和引導提供強有力的保障，從政府引導的角度，推動LED 照明行業(yè)的發(fā)展; ( 3) 這項工作將進一步增強市場的規(guī)范發(fā)展，從消費者認知和應用選擇的角度，對LED 照明行業(yè)的健康發(fā)展提供保障。

目前國際領域內對LED 的壽命評估也愈加關注，本文在分析國際領域內LED 壽命評估方法的基礎上，對LED 照明產品壽命評價方法與實驗環(huán)境條件間的對應關系做了初步研究。

2 LED 照明產品壽命及相關研究現(xiàn)狀

2. 1 LED 照明產品的壽命

根據(jù)照明術語國家標準的規(guī)定， ( 燈的) 壽命是指燈工作到失效時，或根據(jù)標準規(guī)定認為其已失效時的總時間。根據(jù)這一術語規(guī)定，照明產品的壽命取決于產品的失效方式的相關規(guī)定和判斷?；诖?，包括國際照明標準、美國照明技術規(guī)范、中國相關的國家標準和技術規(guī)范等均對LED 照明產品的壽命及相對應的失效判定做了相關的考慮和說明。

國際電工委員會( International ElectrotechnicalCommission,IEC) 正在展開針對原IEC /TS 62504LED Terms and Definitions 技術文件的修訂換版工作，修訂后標準將對LED 照明相關各項IEC 標準所涉及術語定義做協(xié)調統(tǒng)一，因此，改版后的IEC62504 標準將與原TS 版文件有較大不同。IEC62504 標準將從LED 照明產品光通維持率的角度給出產品的壽命定義。根據(jù)這一壽命定義，LED 照明產品的壽命由產品隨燃點時間的延長其光通維持率的變化所決定，產品的光通維持率衰減到指定值時( 根據(jù)應用場所不同，通常設定為70%或50%) 的累積燃點時間即為產品的壽命。

產品的出光及光的維持性是LED 照明產品壽命指標的重要關注因素。此外，從LED 照明產品特性和應用場所的考慮出發(fā)，產品的壽命評價指標也存在一定差異，比如，除光通維持率之外，LED 照明產品的色品質及其維持性等，本課題組也在開展此方面研究工作，以期對LED 照明產品性能和壽命做更合理評估。表1 也給出了相關國家或地區(qū)在LED 照明產品壽命相關指標上的考慮。

針對LED 照明產品壽命相關指標的考慮，表1中標準或技術文件分別從產品的光通維持率LM、顏色坐標漂移、壽命時間規(guī)定和失效率等參數(shù)上做了考慮。以上各項標準或技術文件中關于LED 照明產品的光通維持率、顏色漂移等參數(shù)均以kh ( 千小時) 為單位進行指標規(guī)定，目前尚無經(jīng)驗證的切實可操作的加速測試或評價方法。我國所啟動LED 照明產品節(jié)能認證，在產品光通維持率等測試項目上也存在類似問題。

2. 2 LED 壽命測試推算方法概要

2. 2. 1 美國IES TM21標準關于LED 光通維持率的推算方法

美國于2011 年發(fā)布了IES TM21 《ProjectingLong Term Lumen Maintenance of LED Light Sources》

標準，應用于LED 封裝、LED 陣列、外接驅動控制的LED 模塊。該標準規(guī)定了一種利用IES LM80 測試數(shù)據(jù)，以指數(shù)衰減為光通量衰減模型推算LED 光源光通維持率的方法，如圖1 所示。

具體操作方式如下。

① 以不超過1000h 為時間間隔測試光通量，測試時間不低于6000h;

② 以0h 光通量為基準，計算各時間點的光通維持率;

③ 以指數(shù)衰減模型φ ( t) = β·exp ( – αt) 擬合光通維持率趨勢曲線，若測試總時間不超過10000h,取最后5000h 數(shù)據(jù)點為擬合曲線原始數(shù)據(jù);若測試總時間超過10000h,則取總測試時間的后50%測試點為擬合曲線原始數(shù)據(jù);

④ 根據(jù)曲線擬合結果計算α 和β 值，在此基礎上根據(jù)L70 = ln ( β /0. 7 ) /α 計算光源的L70壽命( 若推算所得壽命時間大于總測試時間的5. 5 倍( 或6 倍) ,則取總測試時間的5. 5 倍( 或6 倍) 為推算壽命時間)

2. 2. 2 基于邊界函數(shù)的LED 壽命推算方法

基于IES TM21 關于LED 壽命推算方法在IEC標準技術討論會上的討論，有專家提出了TM21 在LED 普適性上的疑問，并提出了基于邊界函數(shù)的LED 壽命推算方法。該方法將LED 封裝的光通維持率測試曲線與指數(shù)衰減邊界函數(shù)對比，將適用的邊界函數(shù)所對應的壽命時間定義為該LED 封裝的壽命，如圖2 所示。

具體操作方式如下。

① 以0h,500h,1000h,2000h,3000h,……為時間間隔測試LED 封裝的光通量，測試總時間應不低于6000h;

② 以0h 光通量為基準，計算各時間點的光通維持率并繪制光通維持率曲線;

③ 在以上光通維持率曲線圖上，繪制B ( t) =e – αt 指數(shù)衰減邊界函數(shù)曲線，曲線中參數(shù)按照B ( L70) =0. 7 計算得出;