智能LED燈具可靠性測(cè)試與評(píng)價(jià)方法分析

智能LED燈具可靠性測(cè)試與評(píng)價(jià)方法分

析摘要：隨著智能化技術(shù)的不斷應(yīng)用，智能燈具在照明行業(yè)中獲得了諸多發(fā)展，本文簡(jiǎn)要概述了調(diào)光類(lèi)、調(diào)色溫類(lèi)以及調(diào)顏色類(lèi)三種智能LED燈具，重點(diǎn)從維持壽命的驗(yàn)證方法對(duì)其燈具的可靠性進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)安全特性提出了對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)方法。關(guān)鍵詞：智能LED燈；可靠性測(cè)試；智能家居引言：隨著物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建，智能家居逐漸出現(xiàn)在大眾的生活中，智能家居中，LED智能燈具日常運(yùn)用最多，為了使LED智能燈具被更廣泛地應(yīng)用于日常生活中，需要對(duì)其可靠性進(jìn)行測(cè)試，并作出科學(xué)合理的評(píng)價(jià)。1智能LED燈具分類(lèi)1.1調(diào)光類(lèi)調(diào)光類(lèi)燈具對(duì)輸出端的電流進(jìn)行控制，使LED燈珠發(fā)光強(qiáng)度發(fā)生改變，控制輸出端電壓也有同樣的作用。1.2調(diào)色溫類(lèi)調(diào)色溫類(lèi)燈具利用開(kāi)關(guān)切換色溫不同的芯片，達(dá)到調(diào)節(jié)色溫的效果，此類(lèi)調(diào)色溫類(lèi)的模式類(lèi)似于將具有不同色溫的燈具集成在一個(gè)燈具之中，通過(guò)切換電源輸出進(jìn)行色溫變換。1.3調(diào)顏色類(lèi)調(diào)顏色類(lèi)燈具的調(diào)色功能是通過(guò)切換多色的LED芯片實(shí)現(xiàn)的，其切換手段為調(diào)光控制器。其與調(diào)色溫類(lèi)的燈具最大的差別在于調(diào)色累的芯片中有多重顏色包括紅、綠、藍(lán)、白等，芯片引腳不同，其所激發(fā)的顏色也不同，而色溫的調(diào)控則利用獨(dú)立的LED芯片實(shí)現(xiàn)。2智能LED燈具可靠性測(cè)試影響可靠性評(píng)估結(jié)果的因素眾多，其不僅包括溫升值、電壓電流特點(diǎn)以及產(chǎn)品本身的特性，還包括環(huán)境的溫度和濕度、供應(yīng)電源的穩(wěn)定性以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程等因素，本文從智能LED燈具具備的特性出發(fā)，從使用壽命方面對(duì)其可靠性進(jìn)行討論。2.1壽命驗(yàn)證在對(duì)智能LED燈具的可靠性進(jìn)行研究的過(guò)程中，燈具的預(yù)期壽命是判斷其可靠性的重要指標(biāo)，燈具本身的特性對(duì)其壽命具有決定作用，較為傳統(tǒng)的測(cè)試方法耗時(shí)較長(zhǎng)，需要花費(fèi)的成本較高，數(shù)據(jù)具有重復(fù)性，缺乏表征性。使燈具的壽命測(cè)試存在困難。目前參照《電子系統(tǒng)及裝備可靠性預(yù)測(cè)和評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)方法》以及《失效物理可靠性預(yù)計(jì)》，按照不同類(lèi)型的智能LED燈具擁有的表征數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)其壽命，進(jìn)而進(jìn)行燈具的可靠性測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中，選取三類(lèi)智能LED燈具，增加適當(dāng)條件，選取10個(gè)樣本進(jìn)行試驗(yàn)。如果試驗(yàn)選用的LED燈具中應(yīng)用的芯片擁有LM-80測(cè)試報(bào)告，則能夠采取1000小時(shí)間接測(cè)試的方法對(duì)其壽命進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。如果試驗(yàn)選用的燈具中含有的LED芯片還沒(méi)有進(jìn)行LM-80測(cè)試，則需要采取6000小時(shí)的間接測(cè)試方法對(duì)其壽命進(jìn)行驗(yàn)證⑴2.2測(cè)試條件進(jìn)行試驗(yàn)的樣品應(yīng)當(dāng)在燈具制造商要求的工作條件以及工作性能溫度下進(jìn)行，通常溫度控制在2°C上下，對(duì)燈具能否采用1000小時(shí)的間接測(cè)試法進(jìn)行判斷，判定指標(biāo)芯片的溫度（ts’）與電流（i=It’）以及試驗(yàn)樣品中出現(xiàn)的二次光學(xué)材料。實(shí)際測(cè)試時(shí)，需要對(duì)不同類(lèi)型的智能LED燈具實(shí)施不同的操作。對(duì)于調(diào)光類(lèi)的燈具而言，大部分無(wú)線控制類(lèi)型的燈具需要模擬信號(hào)輸入，對(duì)其調(diào)光功能進(jìn)行把控，在模擬時(shí)應(yīng)當(dāng)確保其調(diào)光速度以及范圍符合制造商聲明，在其規(guī)定條件下落實(shí)循環(huán)性的信號(hào)輸出，確保其能夠與在允許的調(diào)光范圍之內(nèi)重復(fù)進(jìn)行。而機(jī)械類(lèi)型的調(diào)光燈具則需要利用模擬操作實(shí)施調(diào)光測(cè)試，為了防止其他因素對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)造成影響，需要將調(diào)光的開(kāi)關(guān)與測(cè)試環(huán)境外接。如果制造商沒(méi)有聲明調(diào)光的速度，則將調(diào)光速度一律控制在20%/s。對(duì)于調(diào)色溫類(lèi)型的燈具而言，無(wú)論是信號(hào)輸入類(lèi)型還是機(jī)械類(lèi)型，都需要依據(jù)制造商要求的調(diào)整速率實(shí)施切換開(kāi)關(guān)的動(dòng)作。對(duì)于調(diào)色類(lèi)型的燈具而言，需要采取切換顏色的方式進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn)，對(duì)其壽命進(jìn)行驗(yàn)證，其中，一個(gè)循環(huán)代表著全功率運(yùn)作的條件下所有顏色一次變換，一般循環(huán)的頻率控制在5次/min。無(wú)論是1000小時(shí)的加速試驗(yàn)方法還是6000小時(shí)的普通試驗(yàn)方法，都需要以壽命驗(yàn)證試驗(yàn)為基礎(chǔ)，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，燈具的種類(lèi)不同，其添加的模擬操作不同。進(jìn)行1000小時(shí)的加速試驗(yàn)時(shí)需要在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行。聲稱(chēng)壽命低于或等于25000小時(shí)時(shí)，其環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)保持在40°C左右，其相對(duì)濕度應(yīng)當(dāng)維持在60%~70%之間，光通維持率應(yīng)當(dāng)大于93%，LED燈具的焊點(diǎn)溫度變化應(yīng)當(dāng)小于5C,輸入電源后功率的變化應(yīng)當(dāng)小于3%，色品漂移應(yīng)當(dāng)控制在0.005，故障率為0.1%。聲稱(chēng)壽命高于25000小時(shí)小于或等于35000小時(shí)時(shí)，其環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)保持在50C左右，其相對(duì)濕度應(yīng)當(dāng)維持在60%~70%之間，光通維持率應(yīng)當(dāng)大于94%，LED燈具的焊點(diǎn)溫度變化應(yīng)當(dāng)小于5C,輸入電源后功率的變化應(yīng)當(dāng)小于3%，色品漂移應(yīng)當(dāng)控制在0.005，故障率為0.1%。聲稱(chēng)壽命高于35000小時(shí)小于或等于50000小時(shí)時(shí)，其環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)保持在60C左右，其相對(duì)濕度應(yīng)當(dāng)維持在60%~70%之間，光通維持率應(yīng)當(dāng)大于95%，LED燈具的焊點(diǎn)溫度變化應(yīng)當(dāng)小于5C,輸入電源后功率的變化應(yīng)當(dāng)小于3%，色品漂移應(yīng)當(dāng)控制在0.005，故障率為0.1%。在全部試驗(yàn)的過(guò)程中，智能LED燈具的各個(gè)部分都不能高于GB7000.1中規(guī)定的溫升試驗(yàn)要求，在試驗(yàn)結(jié)束之后，整燈的功率不能有高于10%的偏差。對(duì)于需要進(jìn)行6000小時(shí)試驗(yàn)的燈具而言，需要每間隔1000小時(shí)就進(jìn)行一次光通量的測(cè)量，計(jì)算光通維持率。如果試驗(yàn)結(jié)果顯示制造商提出的光通維持壽命低于預(yù)測(cè)維持壽命，其指標(biāo)完全符合以上內(nèi)容，則該等燈具的壽命試驗(yàn)驗(yàn)證合格⑵3智能LED燈具安全性評(píng)價(jià)方法當(dāng)前在檢測(cè)LED燈具控制裝置的限制條款中存在部分不足，在實(shí)際試驗(yàn)的過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)調(diào)光控制、調(diào)色溫控制以及調(diào)顏色控制的智能裝置進(jìn)行安全性能測(cè)試。大多數(shù)智能調(diào)控開(kāi)關(guān)都會(huì)影響調(diào)控電路中運(yùn)行的電容元件，對(duì)MOS管此類(lèi)元件的充分?jǐn)嚅_(kāi)也有一定影響，當(dāng)前認(rèn)證檢測(cè)中大多數(shù)是穩(wěn)態(tài)測(cè)試，并未考慮智能調(diào)控開(kāi)關(guān)時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)電磁兼容問(wèn)題，對(duì)其導(dǎo)致的電磁脈沖顧慮不足。大部分企業(yè)并未重視此類(lèi)方面的現(xiàn)象，雖然GB/T18595-2014的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)快速瞬變?cè)囼?yàn)有少許描述，但其僅僅針對(duì)信號(hào)端口或控制端口，其中規(guī)定的0.5Kv電壓作為試驗(yàn)電壓，難以被所有LED燈具承受。因此需要將GB/T18595—2014中提出的快速瞬變?cè)囼?yàn)要求作為基礎(chǔ)，在該基礎(chǔ)上實(shí)施實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，結(jié)合GB/T17626.4—2018中提出的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)前常見(jiàn)的智能LED燈具并不僅僅具有調(diào)光、調(diào)色溫、調(diào)顏色的單一功能，而是更傾向于三種功能的集成，因此在進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)時(shí)需要考慮三種功能同時(shí)工作的情況。例如在燈具調(diào)光的同時(shí)也逐漸進(jìn)行顏色的調(diào)整。在明確此類(lèi)情況的前提下對(duì)LED智能燈具進(jìn)行故障狀態(tài)試驗(yàn)以及耐久性熱試驗(yàn)。在GB/T33721—2017中提及的電源開(kāi)關(guān)試驗(yàn)中，其采用的狀態(tài)為開(kāi)關(guān)分別持續(xù)30S，然而智能LED燈具中開(kāi)關(guān)并不僅僅能夠控制電源的通斷，還可以作為信號(hào)輸入方式控制燈具的色溫、顏色變化，而30S的試驗(yàn)時(shí)間很難讓智能LED燈具產(chǎn)生色溫變化，智能LED燈具在切換信號(hào)時(shí)很有可能由于斷電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的原因無(wú)法切換顏色或色溫。因此在進(jìn)行調(diào)顏色、調(diào)色溫類(lèi)型的智能LED燈具試驗(yàn)時(shí)需要將開(kāi)關(guān)的時(shí)間控制在2S，同樣選取10個(gè)樣本進(jìn)行試驗(yàn)，主要考核其控制裝置的溫升變化以及裝置的故障率。開(kāi)關(guān)循環(huán)的次數(shù)設(shè)置為制造商說(shuō)明的預(yù)期壽命的一半，如果制造商沒(méi)有說(shuō)明預(yù)期壽命，則以15000次為試驗(yàn)次數(shù)。對(duì)于調(diào)光類(lèi)型的智能LED燈具試驗(yàn)而言，其試驗(yàn)次數(shù)與其他兩種類(lèi)型的開(kāi)關(guān)試驗(yàn)次數(shù)一致，循環(huán)方式為0%?100%?0%，一次循環(huán)周期控制為10s。試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)樣品正常且光通量與初始相比變化低于10%，則試驗(yàn)通過(guò)。結(jié)論：總而言之，智能家居中，LED智能燈具的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣，其產(chǎn)品