SSL產品光通量衰減加速壽命測試
袁博士與他的團隊研究利用環境加溫的觀念加速壽命試驗時間。他們的結果促使了1個中國國家標準( LED照明產品加速衰減試驗方法 (2000 h), PN:20132656-T-306)和國際期刊學術論文的發表。這篇文章簡述了期刊論文的理論和實驗驗證的部分內容。
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加速方法的概念形成：
1. 邊界曲線（Boundary Curve，B-Curve）：流明維持通常定義為初始光輸出隨著時間的推進所保持的百分比。 右圖中，如果LED燈具或燈被視為合格時，則它的光通量保持在曲線的上方。
2.邊界曲線的形狀：一般我們使用e指數(Exponential form）來表達光通量衰減與時間的關係： `Phi(t)=beta * e ^(-alpha t)`，其中`t` 和 `Phi`是時間和該時間的流明維持率，而`beta` 為 `alpha`待定常數。因此，任何一個`alpha`就可以決定一條邊界曲線。考慮光通量衰減失效，它通常是缺陷(Defects)的累積構成的（可能在LED芯片、封裝材料等）。我們一般使用Arrhenius方程描述缺陷堆積與溫度的關係，如： `alpha=A*e^(-E_a/(k*T_s))`。
3. 二階段加速：基於以上兩個方程，我們設計了兩階段加速方法，包含流明加速和溫度加速。右圖顯示(1)+(2) 的路徑與 (3)+(4)是等效的。
4. `alpha` and `E_a`參數的取得: 利用實驗的方法取得，詳細的流程請參考原始論文。根據論文，我們取得 `alpha=1.427e^(-5)` at `T=105 ^oC`。
5. 因此，我們設計的加速試驗如下表所示。其中，為了考慮在實驗過程中的光通量量測不穩定，我們增加了900和1200小時的量測點。
| Testing Stage | Test Temperature (C) | Time (hours) | Lumen maintenance threshold (%) |
|---|---|---|---|
| Seasonging | 55 | 500 | -- |
| Accelerated Test | 55 | 900 | 95 |
| 55 | 1,200 | 95 | |
| 55 | 1,500 | 95 |
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驗證:
1. 虛擬燈具：根據30組LED封裝的LM-80數據，我們施加較好與較差的散熱器，以計算的方法求得光通量的衰減。最後，93%的數據顯示加速和未加速的結論一致。
2. 以美國DoE公佈的CALiPER數據驗證。
3. 直接量測：共6種室內燈具進行了量測，包含了射燈與球泡燈。
