智能LED燈具可靠性測試與評價方法分析

智能LED燈具可靠性測試與評價方法分

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，本文簡要概述了調(diào)光類、調(diào)色溫類以及調(diào)顏色類三種智能LED燈具，重點(diǎn)從維持壽命的驗(yàn)證方法對其燈具的可靠性進(jìn)行測試，通過安全特性提出了對應(yīng)的評價方法。關(guān)鍵詞：智能LED燈；可靠性測試；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，需要對其可靠性進(jìn)行測試，并作出科學(xué)合理的評價。1智能LED燈具分類1.1調(diào)光類調(diào)光類燈具對輸出端的電流進(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)色溫類調(diào)色溫類燈具利用開關(guān)切換色溫不同的芯片，達(dá)到調(diào)節(jié)色溫的效果，此類調(diào)色溫類的模式類似于將具有不同色溫的燈具集成在一個燈具之中，通過切換電源輸出進(jìn)行色溫變換。1.3調(diào)顏色類調(diào)顏色類燈具的調(diào)色功能是通過切換多色的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燈具可靠性測試影響可靠性評估結(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)，從使用壽命方面對其可靠性進(jìn)行討論。2.1壽命驗(yàn)證在對智能LED燈具的可靠性進(jìn)行研究的過程中，燈具的預(yù)期壽命是判斷其可靠性的重要指標(biāo)，燈具本身的特性對其壽命具有決定作用，較為傳統(tǒng)的測試方法耗時較長，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。使燈具的壽命測試存在困難。目前參照《電子系統(tǒng)及裝備可靠性預(yù)測和評估的標(biāo)準(zhǔn)方法》以及《失效物理可靠性預(yù)計》，按照不同類型的智能LED燈具擁有的表征數(shù)據(jù)預(yù)測其壽命，進(jìn)而進(jìn)行燈具的可靠性測試。測試過程中，選取三類智能LED燈具，增加適當(dāng)條件，選取10個樣本進(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測試報告，則能夠采取1000小時間接測試的方法對其壽命進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。如果試驗(yàn)選用的燈具中含有的LED芯片還沒有進(jìn)行LM-80測試，則需要采取6000小時的間接測試方法對其壽命進(jìn)行驗(yàn)證⑴2.2測試條件進(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，對燈具能否采用1000小時的間接測試法進(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)際測試時，需要對不同類型的智能LED燈具實(shí)施不同的操作。對于調(diào)光類的燈具而言，大部分無線控制類型的燈具需要模擬信號輸入，對其調(diào)光功能進(jìn)行把控，在模擬時應(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)械類型的調(diào)光燈具則需要利用模擬操作實(shí)施調(diào)光測試，為了防止其他因素對測試的數(shù)據(jù)造成影響，需要將調(diào)光的開關(guān)與測試環(huán)境外接。如果制造商沒有聲明調(diào)光的速度，則將調(diào)光速度一律控制在20%/s。對于調(diào)色溫類型的燈具而言，無論是信號輸入類型還是機(jī)械類型，都需要依據(jù)制造商要求的調(diào)整速率實(shí)施切換開關(guān)的動作。對于調(diào)色類型的燈具而言，需要采取切換顏色的方式進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn)，對其壽命進(jìn)行驗(yàn)證，其中，一個循環(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。無論是1000小時的加速試驗(yàn)方法還是6000小時的普通試驗(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，燈具的種類不同，其添加的模擬操作不同。進(jìn)行1000小時的加速試驗(yàn)時需要在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行。聲稱壽命低于或等于25000小時時，其環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)保持在40°C左右，其相對濕度應(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%。聲稱壽命高于25000小時小于或等于35000小時時，其環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)保持在50C左右，其相對濕度應(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%。聲稱壽命高于35000小時小于或等于50000小時時，其環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)保持在60C左右，其相對濕度應(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)的過程中，智能LED燈具的各個部分都不能高于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。對于需要進(jìn)行6000小時試驗(yàn)的燈具而言，需要每間隔1000小時就進(jìn)行一次光通量的測量，計算光通維持率。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燈具安全性評價方法當(dāng)前在檢測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)的過程中，經(jīng)常需要對調(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)行安全性能測試。大多數(shù)智能調(diào)控開關(guān)都會影響調(diào)控電路中運(yùn)行的電容元件，對MOS管此類元件的充分?jǐn)嚅_也有一定影響，當(dāng)前認(rèn)證檢測中大多數(shù)是穩(wěn)態(tài)測試，并未考慮智能調(diào)控開關(guān)時是否會出現(xiàn)電磁兼容問題，對其導(dǎo)致的電磁脈沖顧慮不足。大部分企業(yè)并未重視此類方面的現(xiàn)象，雖然GB/T18595-2014的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對快速瞬變試驗(yàn)有少許描述，但其僅僅針對信號端口或控制端口，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中提出的快速瞬變試驗(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)時需要考慮三種功能同時工作的情況。例如在燈具調(diào)光的同時也逐漸進(jìn)行顏色的調(diào)整。在明確此類情況的前提下對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中提及的電源開關(guān)試驗(yàn)中，其采用的狀態(tài)為開關(guān)分別持續(xù)30S，然而智能LED燈具中開關(guān)并不僅僅能夠控制電源的通斷，還可以作為信號輸入方式控制燈具的色溫、顏色變化，而30S的試驗(yàn)時間很難讓智能LED燈具產(chǎn)生色溫變化，智能LED燈具在切換信號時很有可能由于斷電時間過長的原因無法切換顏色或色溫。因此在進(jìn)行調(diào)顏色、調(diào)色溫類型的智能LED燈具試驗(yàn)時需要將開關(guān)的時間控制在2S，同樣選取10個樣本進(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。開關(guān)循環(huán)的次數(shù)設(shè)置為制造商說明的預(yù)期壽命的一半，如果制造商沒有說明預(yù)期壽命，則以15000次為試驗(yàn)次數(shù)。對于調(diào)光類型的智能LED燈具試驗(yàn)而言，其試驗(yàn)次數(shù)與其他兩種類型的開關(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。結(jié)論：總而言之，智能家居中，LED智能燈具的應(yīng)用將會越來越廣，其產(chǎn)品