TM-21的有关内容

1、TM-21的有关内容的有关内容章海骢章海骢一。LED寿命试验的光衰变化-光通维持 指L70(下降到70%初始光通的时间） 试验时间:6000h -下降到初始的94.1%是35000h， -下降到初始的91.8%是25000h。为什么下降到初始的 94.1%(91.8%)是L70为35000h(25000h)?采用指数曲线采用指数曲线得到上述数据： =oe-kt。若归一，有= / 得： = e-kt从35000h求得k: 0.7=e-k35000. k=-(ln0.7)/35000 求6000h时的衰减： = e-kt=exp-6000-(ln0.7)/35000=exp(-0.061) =0.

2、9408从25000h求得k: 0.7=e-k25000. k=-(ln0.7)/25000 求6000h时的衰减： = e-kt=exp-6000-(ln0.7)/25000=exp(-0.0856) =0.9179.为什么要采用指数曲线？ 电工中的绝缘材料(绝大多数是高分子塑料)处于高温的工况,它的寿命与温度关系非常密切. 绝缘性能C(或其它性能)与使用时间t的关系有图:说明初始的衰退(变化)大,远期的变化慢.整体呈非线性变化.曲线可表为: -dC/dt=Cn (1)n是一个对不同材料不同的常数. 是一个变化的常数是一个变化的常数,与温度T 碰撞系数A 活化能E和分子常数R有关.有 =Ae

3、xp(-E/RT) (2)代入(1)并解(1)式,取适合大部分材料的一级近似(n=1),有 -dC/C= dt两边积分得: -dC/C= dt即: -lnC= t-lnCo ln(C/Co)=- t 将(2)式代入,即 ln(C/Co)=-Aexp(-E/RT)t (3)Co为材料的初始性能为材料的初始性能,设该材料的变化阈值是设该材料的变化阈值是C,此时的时间t称寿命L,有 t=L,则: L=t= (- ln(C/Co)/A)exp(E/RT)其中, (- ln(C/Co)/A)设为常数K,得 L=Kexp(E/RT) (4)(4)式即寿命与温度的关系式.1上述方程就是阿伦尼乌斯(Arrhe

4、nius)方程，用于化学领域，表示化学反应速率常数随温度变化关系的经验公式。 温度高分子运动加快,动能加大,作为有机材料的变化也是一种慢性的化学反应，目前用来表达塑料老化进程中主要参数变化的规律。此式在TM-21中也得到应用。二.TM-21上规定的几个说法 1.流明维持寿命的表达流明维持寿命的表达 Lp(DK):表示光通下降到初试光通p%的时间;D:表示使用的试验时间(试验时间除以1000取整数);K是1000h. 如:L70(10K)表示10000h试验后得到流明衰减到初试70%时的时间. L70(6K)是对6000小时试验数据. 2。目标温度。目标温度Ts,j下的光通维持寿命的获得下的光通

5、维持寿命的获得 LED处于目标温度，通过决定两个与此相关的温度Ts,1和T s,2来决定目标温度Ts,j下的光通维持寿命： 前提:在Ts,1和T s,2下的光通维持寿命是已知的. 因此,在Ts,1和T s,2下的光通维持寿命必须由制造商提供完整的数据。 目前(LM-80-08)规定的Ts,1和T s,2温度是55C和85C。 被试LED产品的LED温度Ts,j称在场温度(in-situ temperture),处于55C和85C的中间。3.推荐样品数推荐样品数20个个样品数与不确定度的关系-推荐20个为什么推荐为什么推荐20个个? 实验测量的平均值(算术平均)x: x=(xi)/nxi:某次测

6、量的测量值;算术平均最接近真值测量值的最佳估计值.实验的单实验的单次实验标准偏差次实验标准偏差S(xi): S(xi)= (xi -x)2/(n-1).实验中用n次测量值的算术平均值作为测量值的最佳估计,算术平均值算术平均值x的实验标准差的实验标准差S(x)是: S(x)=S(xi)/n= (xii-x)2/(n-1)n由此可见由此可见, n次独立测量中次独立测量中,取取n次测量的算术平次测量的算术平均值要比单次测量可靠均值要比单次测量可靠n倍倍.单次测量的实验标准偏差S(xi), n次测量算术平均值的标准偏差S(x). 有: S(x)= S(xi)/n.即: n= S2(xi)/ S2(x)

7、当知道当知道S(x)和和 S(xi)后后,测量次数就知道了测量次数就知道了!例如:单次测量标准差S(xi)是200h,若使测量结果的标准差S(x).为50h,那么测量次数: n= S2(xi)/ S2(x)=(200/50)2=16次.增加测量次数减小实验标准差.当增加到n=20后,两者的差异就不大了,一般情况下,取10-20之间.4. Ts,j在场温度下的流明维持的计算例在场温度下的流明维持的计算例 6000小时的Ts,1(55C)的试验数据(制造商供)计算方法: 1.将提供的两个温度下的曲线用最小二乘法得到它的拟合曲线; 2.在两条拟合曲线的参数中内插我们得到的第三个温度下的参数. 3.用

8、这些参数做计算得到目前的光衰数据.在Ts,1(55C)下的最小平方拟合曲线其中:Timex,In(Average)y, Slope(斜率): Intercept(截距):光通衰减:(t)=emt =e-tln (t)=mt =-tm=(nxy- x y)/n x2-(x)2 =6(-864.8)-21000 (-0.2284)/69.1107-210002 =-3.73710-6.b=-0.2284+3.73710-621000/6=-2.50210-2.1=-m= 3.73710-6.B=e b= e(-2.50210-2)=0.9753.L70(6k)=ln(B/0.7)/1= ln(0.

9、9753/0.7)/ 3.73710-6. =0.3316/3.73710-6=88751.6000小时的Ts,2(85C)的数据(制造商供)在Ts,2(85C)下的最小平方拟合曲线其中:Time x, In(Average) y, Slope(斜率): Intercept(截距):1将Ts,1(55C)和Ts,2(85C)的数据汇总然后内插Ts,j(70C) 的数据:公式的推导: 基本公式基本公式:=Ae(-Ea/KBTsi) 1) 有:1=Ae(-Ea/KBTs1) 2=Ae(-Ea/KBTs2)即: 1/2=e(-Ea/KBTs1)-(-Ea/KBTs2) ln 1-ln2= Ea/KB

10、(1/Ts2-1/Ts1) Ea/KB=(ln 1-ln2)/(1/Ts2-1/Ts1) 2) =Ae(-Ea/KBTsi) A= e(Ea/KBTsi) 3)B- Bo=(B1B2)0.5.Ea/KB=(ln3.7310-6)- (ln7.41610-6)/ (1/358.15)-(1/ 328.15) =-0.68723/ (1/358.15)-(1/328.15) =2692A=(3.7310-6)exp(2692/328.15)=1.365 10-2.i=70C时的数据时的数据:Tsi=273.15+70=343.15.i=A exp exp(-2692/Tsi)= 1.36510-2

11、 exp(-2692/343.15)=5.339 10-6.Bo=(B1B2)0.5=(0.97530.9745)0.5 =0.9749.L70(6k)=ln(100B0/p)/i =ln(1000.9749/70)/5.339106= =0.3313/5.33910-6=62043三。TM-21中的几个内容 1。 TM-21是LM-80的姐妹篇 LM-80确定了测量LED流明维持的方法,规定了环境,测温点和上面应达到的三个测量温度值:55C,85C和自己设定的一个温度T. 然后,没有详细的说明和计算过程,TM-21对此做了补充和说明,利用三个温度曲线进行计算,可以获得在LED光输出衰减在额定

12、百分数的条件下,需要的时间t.2。TM-21中的几个观点 1）1000小时前的数据没有意义 不少BY法的LED在1000h内光输出是增加的. 计算从1000h算起，以1000h为归一。1000h内是不统计的. 1000h内变化无意义2）1000h以后的数据没有象5000h后的那么重要 不少情况下,5000h内的衰减曲线不能说明问题,见图.5000h前的变化规律与5000h后的不同!不少LED在6000小时甚至10000小时还看不到后续的变化.下图就是一例.到8000小时还近似直线，而后出现快速下降的指数曲线.请看CREE的Xlamp的数据 其实,在5000h左右的走势还是不明显的.3）需要两个规定的温度： 另一个温度根据LED在实际灯具内工作的温度自己确定.如右图中的虚线处于两个温度Ts1和Ts2之间.而虚线的温度就是灯具内工作的温度. 选择时,50C和85C是两个温度点,可能涵盖也可能没有涵盖真正的温度点t.通过三个点的温度曲线的变化,可以很正确的得到t温度的寿命预测.CREE提供的流明维持数据XP LED55C，350mA. 85C，350mA. CREE提供的流明维持数据XP LED55C，700mA. 85C，700mA.后记后记: 作为下游公司做的产品,如何估算自己使