解析LED可靠度验证方法及必要性

解析LED可靠度验证方法及必要性时间：2012-09-10

来源：作者：关键字：LED

可靠度

验证方法

标签：LED

照明

灯具以下将简单介绍两大部分，不论led以零件或成品的方式呈现，都可利用并遵循以下的模式来达到LED产品的基本验证。1.产品寿命验证在电子产业里，为了要求得产品的寿命，通常会使用三种方法(1)寿命预估法(Prediction)方法:根据MILHDBK217之零件计数法(Partcount)与零件应力法(Partstress)的原则，利用软件去计算产品的寿命。优点:耗时短、成本低缺点:结果易与实际产品寿命差异甚远(2)寿命实测法(Demonstration)方法:利用加速模型(AccELerationmodel)，求出加速因子(Accelerationfactor)并提供实际样品利用环境试验模拟机将样品实测以求得产品寿命。目前加速模型以Arrhenius模型(高温加速)、Coffin-Manson模型(温度循环加速)及Hallberg-Peck(湿度加速)采用度最高。优点:结果较预估法真实、业界接受度高缺点:成本较高且耗时较预估法长(3)市场回馈法(Fieldreturn)方法:回收产品使用者在市场上所使用的状况。优点:结果等于真实寿命缺点:时间与成本更长、市场使用状况难取得，通常仅品牌场自我保存以上三种求得产品寿命的方法以寿命实测法最多被业界采用，因为它不但可免除结果与实际产生差距过大的缺点外，而且它是经由实测而得，不论买卖双方接受度皆高。2.产品环境试验验证首先一定要针对自己所设计的产品做一个生命轮廓的分析，这个产品在生命周期中所可能处存的环境?使用者为何?此产品的属性?产品有无其他特殊要求?这些因素都可能会影响将来是试验的规格，在过程中切勿落入规范的迷失，因为一个好的验证规格绝对不是完完全全的从某个规范彻底的抄入，因为再好的规范无法模拟实际的环境需求，那都只是枉然，只会浪费更多的资源与成本。举个例子:LED灯具的设计者设计一款路灯给在印尼的街道使用，并制定低温-40℃的验证规格，就很开心的做下去了，因为在IEC里建议的低温就是-40℃。但请各位回想一下，印尼地处赤道附近，属热带性气候，终年高温湿热，怎会碰到-40℃的气候?故对一个永远碰不到的环境去做产品的设计，只会增加设计成本，因为设计能够抵挡-40℃环境LED灯具的成本一定高于设计够抵挡0℃的环境。故是请各位产品设计者应回归基本面，好好检视自家所设计的产品，才能做到一个有效率有能符合实际需求面的可靠度验证。最后，因LED的产品不同于其他电子产品，不论可靠度验证前后都必须针对其发光特性去做量测，一般常用的微积分球或配光曲线仪，可量测出LED产品之色(Colortemperature)、光通量(Luminousflux)、光强度(Luminousintensity)、色座标(Chromaticitycoordinates)、演色性(Colorrendering)、波长(Wavelength)等.，以做为可靠度验证判定结果的依据。AF模型50常见加速模型；ArrheniusModel：AF=exp{(E；ArrheniusModel扩展型：AF=exp；这两个公式一个是ArrheniusModel，另；因为湿度对加速系数的影响，从公式看出，不是很大，；另外看这个简化公式AF=2(Ts-Tu)/10，；其它的一些加速模型参见：；ArrheniusModel:；AF(t)=exp{(Ea/k)·(1常见加速模型ArrheniusModel：AF=exp{(Ea/k)*(1/Tu-1/Ts))}ArrheniusModel扩展型：AF=exp{(Ea/k)*(1/Tu-1/Ts)+RHs^2-RHu^2)}（一般不此）Hallberg-PeckMode:AF=(（RHs/RHu)^n)*exp{(Ea/k)*(1/Tu-1/Ts)这两个公式一个是ArrheniusModel，另一个是Hallberg-PeckModel，最上面我用的那个RHs2-这个2有些地方介绍也不固定为2因为湿度对加速系数的影响，从公式看出，不是很大，所以这两个模型有些区别。另外看这个简化公式AF=2(Ts-Tu)/10，没有考虑到湿度，但两者计算出来的结果是很接近的。其它的一些加速模型参见：ArrheniusModel:AF(t)=exp{(Ea/k)·(1/Tuse-1/Tstress)}AF(t)----温度加速因子Ea-----析出故障的耗费能量（activationenergy=0.3ev—1.2ev）k----Boltzmann常数=8.617×10-5ev/okTuse---产品正常工作的温度Tstress----产品施加应力的温度Hallberg-PeckModel:AF（RH）=[RHstress/RHuse]^n×exp{(Ea/k)·(1/Tuse-1/Tstress)}AF（RH）---湿度加速因子RHstress---应力条件下的相对湿度RHuse---使用条件下的相对湿度n---湿度的加速率常数介于2～3之间Coffin-MansonModel:最近找到一个温度冲击测试的加速因子的计算公式：Af=(?T1/?Tf)^1.9*(Ff/F1)^(1/3)*exp[Ea/K(1/Tmaxf-1/Tmax1)]请各位帮忙解释一下其中各个参数的具体意义；比如实际使用-30/60C，2cycles/day测试使用环境-40/85C,2000cycles.那么这个其中的Af怎么得出啊？另外Ff是怎么个算法？可以这样计算：第一部分加速是指温度差的加速：－30到60度是90度温度差，－40到85是125度的温差，所以加速是：（125/90)^1.9=1.93第二部分是循环不同引起的加速：应用是一天两个循环，而测试是一天24个循环，所以加速是：（2/24)^(1/3)=0.44第三部分就是最高工作温度引起的加速，一个是60度，一个是85度，用Arrenhius公式得：4.31所以总体的加速是：1.93*0.44*4.31＝3.66Coffin-MansonModel扩展:AF（tc）={[Tstress(hot)-Tstress(cold)]/[Tuse(hot)-Tuse(cold)]}^βAF（tc）---温度循环加速因子Tstress(hot/cold)———应力温度Tuse(hot/cold)---使用温度β----温度变化的加速率常数介于4～8之间VoltageAccelerationModel:AF(v)=exp{z·∣Vstress-Vuse∣}AF(v)---电压加速因子z-------电压加速常数（typically,0.5<z<1.0）Vstress---应力电压（Stressvoltage）Vuse---使用电压(Usevoltage)综合加速因子计算：AF=AF(t)×AF（RH）×AF(v)诚心求教：小弟最近对可靠性试验设计碰到以下2个棘手的问题，查阅很多资料不得其法！激活能Ea是针对不同材料不同的失效机理而言，但我搞得产品都是PCBA板或电子成品；所有没找到计算实例；哪位大侠能有这方面经验分享下：难题一：对于ArrheniusModel，激活能Ea=B*K,请问对以下例子B如何计算？？？？？[color=Magenta]测试条件85℃，滞留时间500hrs样品数量功能检查测试结果100hrs1200hrs1300hrs0400hrs3500hrs3[/color]难题二：对于温度循环实验，根据Coffin-MansonModel扩展式:AF（tc）={[Tstress(hot)-Tstress(cold)]/[Tuse(hot)-Tuse(cold)]}^β，请问用下面例子中条件温度变化加速率常数β又如何精确点计算？？？？？？[color=Blue]测试条件0℃~100℃，温变速率10℃/min，滞留时间15mins，500个循环样品数量功能检查测试结果30pcsofPCBA100cycles,200cycles,300cycles,400cycles,500cycles失效数量30pcsofPCBA100hrs,20