LED照明产品流明衰减过快的原因分析

　　2013年11月11日热管理与可靠性技术分会上，来自半导体照明联合创新重点实验室研发工程师吕光军做了题为《CSA020方法测得的室内LED照明产品流明衰减过快的原因分析》的报告。

　　LED照明产品流明衰减过快的原因分析

　　吕光军说：“相对传统照明产品而言，作为第三代照明的LED产品具有节能环保、寿命长、安全、外观可塑性好、驱动灵活以及体积容易小型化等诸多优势。 LED产业与目前各国所倡导的节能环保、营造绿色低碳生活的政策相符，因此获得各国政府的大力支持，尤其与公用事业相关的应用(如LED路灯等)更是发展迅猛。但由于受成本等因素的制约，在民用方面完全替代传统照明，尚需时日。由于市场竞争激烈、产品更新换代快、缩短开发时间便成为行业迫切需要。

　　因此半导体照明工程研发及产业联盟标准化委员会(CSAS)制定发布的联盟标准CSA020《LED照明产品加速衰减试验方法》，主要适用于LED路灯、LED隧道灯、LED射灯、LED筒灯和LED球泡灯等LED照明产品。”

　　首先是CSA020加速衰减试验方法的加速原理是，在测试设备精度得到保证的前提下，假设光通维持率与时间呈e指数衰减关系，则可以使用3600小时光通量衰减数据替代ES测试方法所需的6000小时的数据。另外，加速衰减试验方法采用了多次通过实测数据证明可行的Arrhenius加速模型描述LED 产品在高结温下的寿命。因此，该方法利用提高测试时的环境温度(用以提高LED结温)的方式进一步缩短测试时间。在建议温度为55℃的测试条件下，2000小时以内的数据，可用来替代ES方法所需要的室温下6000小时的数据。对于标称工作温度小于55℃的LED照明产品，则要求以产品的标称工作温度为测试温度。该标准采用的加速衰减试验方法的可行性与合理性，不仅在理论上进行了证明，还用LED照明灯具实际测试数据进行了验证。

　　其次是CSA020标准提出的检验流程是采用抽样方法，也就是说检验批次组成：采用相同的材料、元器件和光源，以及具有相同的结构形式，在同一条生产线上连续生产的产品组成检验批次。检验样品应至少在两个以上的制造批次中随机抽取。样品的光通量应符合稳定衰减。

　　样品样本

　　在加速试验温度的选择方面，将试验箱依序设置为表1所列的4个测试温度，在每个测试温度保持至少60分钟，使样品达到热平衡稳定状态，测量样品在该温度下的光学特性(如照度)。在每次测量结束后，都应将样品从温度试验箱中取出，在室温条件下静置，当样品达到热平衡稳定状态后测量光通量。

　　样品在温度试验箱外测量得到的光通量之间的差异应在5%之内，在温度试验箱中4个设定测试温度下测量得到的光学性能之间的差异应在10%之内，则可以将该测试温度(25℃除外)减小5℃作为加速衰减试验的加速试验温度。加速试验中应采用满足以上条件的加速试验温度，但不应高于55℃，且不应高于产品标称的工作温度。

　　随后进行加速试验，样品需要先测量初始光通量。然后将样品置于试验箱中，进行加速试验。试验环境温度为上述判定的加速试验温度，试验环境相对湿度不超过65%，样品在额定电压下连续工作。

　　得出加速试验达标判定：CSA列举了标称寿命分别为25000小时、30000小时和35000小时的样品的达标判定方法。如标称寿命为35000小时的样品，在一定的加速温度下，所有样品达到表2所示的累计负载时间后，加速光通维持率不小于95%，则判定样品的小预期寿命达到其标称寿命35000小时。如果加速温度为55℃，则判定LED照明产品寿命为35000小时、30000小时和25000小时所需的测试时间分别仅为1750小时，1550小时和1300小时。

　　为了验证CSA020《LED照明产品加速衰减试验方法》具有广泛的代表性，在筒灯、射灯、球泡灯、路灯和隧道灯中选取了17种具有代表性的LED照明产品进行了验证试验。在55℃加速和室温(25℃)测试下，验证了加速衰减试验的结果与室温测试结果保持一致。与美国能源之星ES方法相比，CSA020《LED照明产品加速衰减试验方法》能够有效缩短预测LED照明产品寿命所需的试验时间。CSA020试验方法理论的正确性与广泛的代表性得到了大量详实的数据验证。考虑到测量系统的精度，使用该方法能够在55℃的测试温度下将测试时间缩短至2000小时以内。

　　目前CSA020正被半导体照明工程研发及产业联盟数十家会员单位接收，相信不久的将来会受到越来越多的企业认可，必将对LED照明产品的研发与产业发展起到巨大的推动作用。样品样本数至少为3个。样本数越多，检测结果的置信度越高。(来源：中国半导体照明网)