简述LED照明产品加速衰减试验方法

　　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。然而，制约新品开发时间的主要瓶颈在于评估产品寿命的可靠性试验方法落后，试验周期太长。国际上已有寿命评估的可靠性相关标准，主要以美国能源之星(ES)和国际照明委员会(IEC)体系为典型代表。针对LED灯具寿命的评估，二者都提出直接对灯具进行老化测试，或根据LED封装、LED模组等的老化试验数据进行推算。而按照耗时最短的ES试验方法进行试验，老化时间也需要6000小时。因此，急需开发一种快速的LED照明产品寿命评估的可靠性试验方法。

　　国家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》正是在上述背景下产生的，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。其他LED照明产品可参照使用本标准的方法。CSA020用于快速检验LED照明产品的预期寿命，将测试周期大大缩短至2000小时以内，并且具有与ES方法相同的测试精度。起草小组于2013年1月完成了征求意见稿，向国家半导体照明工程研发及产业联盟的全体成员以及飞利浦等龙头企业广泛征求了意见，并对多个技术细节进行了反复讨论，充分酝酿，于2013年3月正式完成，提交CSAS进行投票，并于2013年4月发布为联盟标准。

　　一、CSA020加速衰减试验方法原理

　　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。在建议最高温度为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。对于最高标称工作温度小于55℃的LED照明产品，则要求以产品的最高标称工作温度为最高测试温度。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。

　　二阶段加速模型是CSA020 的重要理论基础。LED照明产品随时间的光衰减可以用e指数关系表示，见公式(1)：

　　　在公式(1)中，φ(t)是归一化的光通维持率，β是拟合常数。由于归一化，β=1.0。国际论文所提供的数据证实了除了室温外，公式(1)也适用于更高的测试温度。根据Arrhenius方程α随温度变换：

　　Ea为激活能 (eV);k为玻尔兹曼常数(8.617385×10-5eV/K);A为前缀因子。若上式中的T为LED芯片的结温，令T1为工作条件下的结温(例如：室温25℃条件下)，则： t70|T1

　　为光通维持率达到φ(t)=0.7的时间;t95|T1为光通维持率达到φ(t)=0.95的时间;t91.8|T1为光通维持率达到φ(t)=0.918的时间。若t70|T1=25000小时，由公式(1)可以算出：α|T1=1.426×10-5，进而可以得到t91.8|T1=6000h，。以上为第一阶段光通量e指数加速。

　　当工作条件下的结温为T1，光通维持率为95%时，;当加速温度下的结温为T2，光通维持率为95%时，则：

二阶段加速模型的两个加速过程的先后顺序可以调换。如图1所示，先进行e指数加速然后做温度加速(图1中的① ②路径)，或者是先进行温度加速然后做e指数加速(图1中的③ ④路径)，其结果相同。

图1 二阶段加速模型的可互换性示意图

二、CSA020标准提出的检验流程

　　CSA020标准提出的检验流程如图2所示，依次为：抽样、判定加速试验温度、进行加速试验、加速试验达标判定。

　　1.抽样方法

　　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。样品样本数至少为3个。样本数越多，检测结果的置信度越高。

　　2.加速试验温度的选择