光通量衰减加速试验方法检测
光通量衰减是评价照明产品(尤其是LED光源)长期性能和可靠性的核心指标。自然状态下观察光通量随时间的衰减过程往往耗时过长(数千甚至数万小时),无法满足产品研发、质量控制和市场准入的时效性要求。因此,光通量衰减加速试验应运而生,其核心在于通过模拟或施加比实际使用环境更严苛的条件(如高温、高湿、大电流驱动等),在相对较短的时间内诱发并观测光通量衰减现象,从而快速评估产品的光通维持寿命(如L70, L50等)及其失效机理。该方法已成为照明行业,特别是LED产业链中不可或缺的测试手段。
主要检测项目
光通量衰减加速试验的核心检测项目是光通量维持率。具体包括:
- 初始光通量(Φ0): 试验开始前,在标准测试条件下测得的光通量基准值。
- 试验过程中/结束时的光通量(Φt): 在设定的加速应力条件下,经历特定时间t后测得的光通量值。
- 光通量维持率(%): 计算为 (Φt / Φ0) × 100%,这是衡量衰减程度的最直接指标(如达到L70即表示维持率为70%)。
- 相关参数监测: 通常还需同步监测并记录试验过程中的环境温度、样品的结温或壳体温度、驱动电流、电压、色坐标(x, y或u', v')、相关色温(CCT)、显色指数(CRI)等,以分析衰减原因及评估其他光学性能的变化。
关键检测仪器
进行精确的光通量衰减加速试验需要依赖一系列专业设备:
- 高精度积分球光谱辐射计系统: 这是测量光通量、光谱功率分布、色坐标、CCT、CRI等光学参数的核心设备。积分球提供均匀的光线收集环境,光谱辐射计进行精确的光谱分析和光通量计算。
- 可编程恒流/恒压电源: 为被测样品提供精确且稳定的驱动条件,并能在试验过程中按需施加过电流应力进行加速。
- 高精度恒温恒湿试验箱/高温老化试验箱: 提供并精确控制所需的加速环境应力(高温、高湿等)。箱体需具备良好的光学测试接口(如石英玻璃窗),以便在不中断试验或最小干扰下进行光通量测量。
- 温度监测与记录系统: 包括热电偶、热敏电阻或红外热像仪等,用于实时监测样品的关键温度点(如LED焊点温度、散热器温度、环境基准点温度等)。
- 数据采集与控制系统: 集成控制电源、试验箱参数,自动触发并记录积分球系统的测量数据,实现整个试验过程的自动化。
检测方法
光通量衰减加速试验通常遵循以下步骤和原则:
- 样品准备与初始化: 样品按规定进行预处理(如常温老化稳定),然后在标准条件下测量初始光通量(Φ0)及其他光学参数。
- 设计加速应力条件: 基于产品特性、预期寿命和失效机理,选择有效的加速应力因子(最常见的是高温和过电流)及其水平(如Tj = 85°C, 105°C; IF = 1.2×额定电流)。应力水平需在加速效果和避免引入非典型失效之间取得平衡。
- 加速试验执行: 将样品置于试验箱中,施加设定的温度/湿度应力,并通过电源施加设定的驱动电流应力。试验持续进行。
- 间歇或在线测量: 在预设的时间点(如24h, 100h, 500h, 1000h, 2000h等),将样品从试验箱中取出(或通过测试窗)快速转移到积分球系统(或使用在线测试装置)测量Φt及光学参数。测量应尽量迅速以减少对样品状态的影响。样品冷却后需重新稳定再测量。
- 数据记录与分析: 记录每次测量的光通量维持率及相关参数。绘制光通量维持率随时间变化的曲线。根据曲线趋势和预设的失效阈值(如L70),估算产品在加速条件下的寿命。
- 寿命推算: 利用加速模型(最常用的是Arrhenius模型,针对温度应力;或逆幂律模型,针对电流/电压应力)将加速条件下的寿命推算回正常使用条件下的预期寿命。此步骤需要合理的加速因子计算和模型假设验证。
相关检测标准
光通量衰减加速试验的实施需遵循国际、国家或行业标准,以确保结果的可比性和可靠性:
- IEC/国际标准:
- IEC 62612: 家用和类似照明用自镇流LED灯 - 性能要求。包含光通维持率测试要求。
- IEC/PAS 62717: 普通照明用LED模块 - 性能要求(被IEC 63107等替代中)。对模组的光通维持测试有规定。
- IEC TS 62861: LED光源和LED灯具的可靠性测试指南。提供了包括加速试验在内的多种可靠性测试方法。
- IESNA/北美标准:
- IES LM-80: 测量LED光源光通量维持率的方法。这是目前LED封装、阵列和模块光通维持测试最广泛认可和采用的标准。它规定了测试条件(至少三种温度:55°C, 85°C及制造商声称的最高温度点)、测试时长(至少6000小时,推荐10000小时)、数据报告格式,但本身不涉及寿命推算。
- IES TM-21: LED光源光通量维持寿命的推算方法。该技术备忘录建立在LM-80数据的基础上,提供了利用Arrhenius模型从LM-80数据推算LED光源在较低温度下长期光通维持寿命的数学方法和报告要求。
- 国家标准:
- GB/T 各产品标准: 中国针对各类LED灯具和光源的国家标准(如GB 7000系列灯具安全标准、GB 24906普通照明用50V以上自镇流LED灯安全要求、GB/T 各性能标准)通常引用或参考IEC和IES标准中的光通维持率要求和测试方法。
- GB/T 33720: LED照明产品光通量衰减加速试验方法。这是我国专门针对LED照明产品制定的加速试验方法标准。
选择和应用具体标准时,需结合产品类型、目标市场要求以及所关注的特定可靠性问题进行。LM-80 + TM-21的组合是目前LED器件和光引擎光通维持评估的行业金标准。
CMA认证
检验检测机构资质认定证书
证书编号:241520345370
有效期至:2030年4月15日
CNAS认可
实验室认可证书
证书编号:CNAS L22006
有效期至:2030年12月1日
ISO认证
质量管理体系认证证书
证书编号:ISO9001-2024001
有效期至:2027年12月31日