基于SSADT方法的LED室内照明灯具可靠性研究

摘要

在全球节能减排的趋势下,LED凭借其长寿命、高可靠性、低能耗和绿色环保等优点越来越受到人们的关注,成为世界各国研究的热点。目前,LED被认为是继白炽灯和荧光灯之后新一代的照明光源,并广泛应用于通用照明、景观照明和汽车照明等方面。然而,LED照明灯具的可靠性问题严重阻碍了其进入通用照明领域的步伐。本文基于步进应力加速退化试验(Step-Stress Accelerated Degradation Test,简称SSADT)针对LED室内照明灯具的可靠性评估问题,展开了以下研究内容:　　(1)为减少试验时间,结合LED灯具高可靠、长寿命的特点,选取步进温度应力并设定试验方案,对LED球泡灯和LED射灯进行了SSADT试验。　　(2)为了分析LED灯具在不同温度加速应力下的伪失效寿命分布,利用折算公式将步进应力下的光通量退化数据转换为恒定应力下的光通量退化数据;依据本团队的前期研究和常温应力水平下LED灯具光通量的退化轨迹,选取线性模型和指数模型拟合退化数据,分别得到了不同加速应力下的伪失效寿命;同时,运用Minitab软件对伪失效寿命数据进行了各种分布检验。　　(3)为了预测LED灯具的寿命信息,结合不同分布下的参数值与温度应力加速模型(阿伦尼斯模型),计算试验样品在正常应力水平下的可靠度函数、可靠度曲线和平均寿命;并通过平均值验证法和常温应力试验验证法,对寿命预测结果进行验证。　　(4)为了探索影响LED灯具可靠性的主要因素,对LED球泡灯分别从芯片级、封装级和系统级进行失效分析;并且通过有限元仿真的热分析,探索了提高LED灯具散热性能的措施。　　(5)为了快速并有效地评估LED灯具产品的可靠性,基于相关的前期探索研究,本文总结并初步提出了基于SSADT的LED室内照明灯具试验技术方案,并详细列举了加速试验评估LED灯具可靠性的基本流程。　　研究结果:(1)SSADT试验可以在试验周期短和成本低的情况下,对LED室内照明灯具进行可靠性试验研究,通过对LED灯具光通量退化数据的一系列处理,可以快速有效的预测其寿命信息;(2)LED灯具的失效模式主要为芯片裂纹、透镜开裂和驱动电源失效;驱动电源对LED灯具系统散热性能有较大影响,改善驱动电源的散热性能可有效提高LED灯具散热能力及其可靠性;(3)基于相关的前期探索研究,总结并初步提出基于SSADT的LED室内照明灯具试验技术方案,该方案对进一步制定评估LED灯具加速退化试验的技术规范有很好的参考意义。　　本文的研究成果将为LED室内照明灯具的可靠性试验提供较好的研究案例,并对改善LED灯具的可靠性有一定的参考价值。

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第一章 绪论

§1.1 引言

§1.2 课题研究背景及意义

§1.3 课题国内外研究现状

§1.4 课题研究思路及技术路线

§1.5 课题研究内容和创新点

第二章 LED室内照明灯具的步进应力加速退化试验

§2.1 基础理论

§2.2 试验设备

§2.3 试验方案

§2.4 试验结果

§2.5 本章小结

第三章 LED室内照明灯具的寿命预测

§3.1 样品退化数据的折算

§3.2 样品退化数据的模型拟合

§3.3 伪失效寿命的分布检验

§3.4 可靠度曲线与平均寿命的计算

§3.5 平均寿命的验证与分析

§3.6 本章小结

第四章 LED室内照明灯具的失效分析及改善措施

§4.1 LED球泡灯的失效分析

§4.2 LED球泡灯的仿真分析

§4.3 LED灯具的改善措施

§4.4 本章小节

第五章 基于SSADT的LED室内照明灯具试验技术方案

§5.1 样品数量与置信度选取

§5.2 试验样品与设备准备

§5.3 应力及应力水平设定

§5.4 应力步长设计

§5.5 测量方法与失效判据确定

§5.6 退化模型与分布检验选取

§5.7 加速模型建立

§5.8 基于SSADT的LED灯具可靠性评估流程

§5.9 本章小节

第六章 总结与展望

§6.1 全文总结

§6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果