室内LED照明产品寿命及可靠性检测探讨[2]

　　公式(1)中，t为产品的推算寿命，Te为等效试验时间，AFe为等效加速倍数。

　　对表1等效试验时间进行修约，对在ta=25℃的室内LED照明产品，选取45℃，6000小时和55℃，3000小时的双高温应力，试用阿伦尼斯(Arrhenius)加速寿命方程验证。阿伦尼斯加速寿命方程是阿伦尼斯根据试验结果总结出化学反应率与温度间关系的经验公式，即：

　　lnt=a+b(1/T ) (2)

　　公式(2)中，t为产品的寿命(当产品寿命服从对数正态分布时，t一般指产品的中位寿命和t0.5;当产品寿命服从威布尔分布时，t一般指特征寿命);T为绝对温度(单位：K);a为比例常数;b=E/k ，k为玻耳兹曼常数(8.617×10-5eV/K)，E为激活能(eV);显然，在单对数坐标系上，公式(2)表示t与1/T符合线性关系。

　　把45℃，6000小时和55℃，3000小时代入公式(2)，得：

　　lnt=-14.036+7229.2(1/T)

　　当T=ta=25℃(298K)时，t=27590小时。同理，当ta=30℃、35℃、40℃、45℃和50℃时，选取ta+20℃，6000小时和ta+30℃，3000小时，求得t=(26000～28000)小时，均大于并基本接近25000小时，同时求得激活能E=(0.62～0.73)eV，也基本满足参考文献中提及(0.6～0.9)eV激活能。可见，双高温应力加速寿命试验方法应是可行的。

　　然而，实际中检测是必须考虑一次抽取试验样品数量、判断数组和试验置信度的。我们引入 “试验时间内允许失效次数”和“试验置信度”的关系因子A和抽取试验样品数n，建立单个试验时间、单个加速倍数、抽取试验样品数量、试验置信度与等效试验时间、等效加速倍数的关系式：

　　公式(3)中，t为产品的推算寿命，Ti为样品i试验时间，AFi为样品i加速倍数，n为试验样品数量;A这个因子与“试验时间内允许失效次数”和“试验置信度”有关，根据已成熟的体系，直接代用公式：

　　公式(4)中， 是自由度为2(r+1)的x平方分布的α的分位数，1-α是要求的置信度，r是允许的失效数，此分布值可以通过EXCEL中CHIINV函数计算。我们假设置信度为90%，允许失效数为1，则A=0.5×CHIINV(0.1,4)=3.89。

　　公式(3)也表明，当增加试验样品数量时，所需单个样品试验时间会有所减少。所以，当产品预期寿命较大时，可按此做法。但是，若令试验样品数量过于大时，所需单个样品检验会变得太小，导致试验效果出现偏离。因此，必须合理抽取试验样品数，控制偏离值，我们设定试验样品数量n与单个试验时间Ti关系式： 。

　　综上所述，我们最终根据阿伦尼斯加速方程的验证结果和关系公式(3)，令试验置信度为90%，按S-2检查水平，AQL=4.0，一次随机抽取12个试验样品，在额定电压下分别各取6个样品在ta+20℃的试验环境下，进行4000小时和在ta+30℃的试验环境下，进行2000小时的双高温加速应力试验，整体判断数组为[1,2]，与现有光通维持率试验共同作为室内LED照明产品的寿命检测方案。

　　三、可靠性检测探讨

　　寿命是产品可靠性的重要技术指标之一，但室内LED照明产品可靠性不单指寿命，还包括产品使用过程中的电气安全、电磁兼容、光色性能、开关性能和光生物安全等一致性和稳定性问题。我们根据现有国家标准GB 7000.1-2007《灯具 第1部分：一般要求与试验》、GB 24906-2010《普通照明用电压50V以上自镇流LED灯 安全要求》、GB/T 24908-2010《普通照明用自镇流LED灯 性能要求》、GB/T 20145-2006《灯和灯系统的光生物安全性》、GB 17625.1-2003《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》及GB 17743-2007《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法》等检测方法，结合提出的双高温应力加速寿命试验方法共同组成产品可靠性检测方案，见表2。

　　表2 室内LED照明产品可靠性检测方案