[发明专利]节能LED灯加速寿命试验最优测试时间的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及节能LED灯试验技术，尤其是涉及一种节能LED灯加速寿命试验最优测试时间的确定方法。

背景技术

发光二极管(LED)作为一种新型高效的固体光源，与传统白炽灯和荧光灯相比，具有体积小、寿命长、无毒、高亮度、不易破碎、低能耗、可回收再利用和响应速度快等优点，它在显示器背光，通讯设备，医疗服务，标志使用和普通照明等方面有越来越多的应用，被誉为最具发展潜力的第四代照明光源。

随着半导体技术的不断发展，市场上节能LED灯在正常使用条件下的寿命均高达数万小时，为能在短期内获得其寿命信息，通常采用加速寿命试验的方法来预测其使用寿命，其中亮度衰减的方法有较为广泛的应用。该方法的优势在于无需将产品加速至完全失效，可通过对节能LED灯的亮度衰减试验数据的拟合计算得到加速应力下的加速寿命，从而大幅度地提高了预测产品寿命的效率。然而，通过拟合不同亮度剩余量下的试验数据所获得加速寿命存在不同的误差。实际上，一方面，加速寿命的误差不一定随亮度剩余量的减少而降低；另一方面，生产厂家迫切需要在满足加速寿命预测精度的情形下尽可能缩短测试时间来减少试验成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种节能LED灯加速寿命试验最优测试时间的确定方法，从而大幅度地缩短了加速寿命试验时间，进一步实现了节能LED灯在短时间内的寿命预测。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种节能LED灯加速寿命试验最优测试时间的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)采集加速应力下亮度衰减的试验数据；

2)基于威布尔函数和最小二乘法完成节能LED灯在加速应力下衰减到不同亮度剩余量数据的拟合；

3)将拟合计算的加速寿命与试验值相比较，得到节能LED灯加速寿命的相对误差随不同亮度剩余量的变化规律，从而确定了节能LED灯加速寿命试验的最优测试时间。

所述的步骤1)具体为：

根据节能LED灯的失效机理，选取设定的加速应力，开展加速寿命试验，并采集每个试验样品亮度随时间衰减的试验数据。

所述的试验数据具体为：

对于加速应力S下第i个试验样品，记j时刻t_j的亮度为D_i(t_j)，则该时刻n个试验样品的平均亮度可写为

由式(1)可得到节能LED灯试验样品在加速应力下平均亮度随时间的衰减数据若在试验过程中共有M个测试时刻，则衰减数据点共有M个，其中i＝1,2,...,n。

所述的步骤2)具体为：

21)不同亮度剩余量下威布尔拟合公式的确定；

22)不同亮度剩余量下加速寿命的计算。

所述的21)不同亮度剩余量下威布尔拟合公式的确定具体为：

两参数威布尔函数的表达式为

式中，m、η分别为加速应力下的形状参数和尺寸参数；

令则式(2)可变为描述节能LED灯的亮度衰减公式，即有

式中，为加速应力S下试验样品的平均初始亮度；

对衰减数据点关于平均亮度进行归一化，可得到归一化后的衰减数据点代入式(3)中，并结合最小二乘法可求出两参数威布尔函数的形状参数m和尺度参数η，从而确定了节能LED灯的亮度衰减公式；

亮度剩余量是指当前测试亮度与初始亮度的百分比，则通过拟合当前亮度剩余量下的平均亮度衰减数据，即拟合从初始亮度到当前测试亮度归一化后的衰减数据，可得到相应的威布尔拟合公式。

依次对不同亮度剩余量下j个归一化后的衰减数据进行威布尔拟合，每次拟合的数据点范围为N≤j≤M，N≥3，即在不同亮度剩余量下依次拟合M-N+1次，则节能LED灯在加速应力下衰减到不同亮度剩余量的威布尔拟合公式共有M-N+1个。

所述的步骤22)不同亮度剩余量下加速寿命的计算具体如下：

将步骤21)所得到的节能LED灯衰减到不同亮度剩余量的M-N+1个威布尔拟合公式均进行变形，即可推导出不同亮度剩余量下的加速时间t_j，具体表达式为

根据节能LED灯的失效机理，当亮度衰减到其初始亮度的50％时认为产品失效，即有代入式(4)即可求得节能LED灯在不同亮度剩余量下的加速寿命μ_j，则有