专利名称：：基于亮度衰减拟合预测真空荧光显示器寿命的方法
技术领域：
：本发明涉及一种推算方法，特别涉及一种基于亮度衰减拟合预测真空荧光显示器寿命的方法。
背景技术：
：真空荧光显示器(VacuumFluorescentDisplay,简称VFD)是一种高可靠、长寿命的电子产品，在电子和电气设备的显示方面得到广泛使用。在其加速参数/已经确定的条件下，可以通过记录其加速寿命试验样品的失效时间、采用极大似然法估计威布尔参数的方法来预测VFD平均寿命。实际上，也可以通过VFD平均亮度的衰减，采用威布尔曲线拟合的方法来实现寿命的预测。此方法对VFD的寿命预测和初始亮度设计具有指导意义。
发明内容本发明是针对真空荧光显示器设计时需要预测寿命的问题，提出了一种基于亮度衰减拟合预测真空荧光显示器寿命的方法，只需做一个灯丝温度应力为r(973.15/^7^1123.15X，建议灯丝温度接近最高温度应力)的加速寿命试验，收集平均亮度随时间变化的试验数据，利用此数据拟合出VFD平均亮度衰减变化的曲线公式，即可根据失效时的亮度标准求出VFD的平均寿命。并可根据设计之初客户所要求的寿命来确定VFD的初始亮度。本发明的技术方案为一种基于亮度衰减拟合预测真空荧光显示器寿命的方法，所述方法包括如下步骤1)采集试验数据n个试验样品在加速温度应力T条件下，其"/"，2，…，iV)时刻的亮度分别为4")(*=1，2，...，")，贝'M时刻"个试验样品的平均亮度为Z^^i力Aft)，便可得到"个试验样品的平均亮度数据<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>2)用威布尔分布来描述真空荧光显示器的亮度衰减真空荧光显示器的亮度衰减公式可由威布尔函数来表示i<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>式中Z。为产品的初始亮度，",)为产品在,时刻的平均亮度，附为形状参数，7为尺度参数；3)采用最小二乘法对步骤2)中形状参数/^和尺度参数;7进行参数估计；4)真空荧光显示器平均寿命的计算真空荧光显示器在正常应力r。下的平均寿命A。为A。=r*A，其中r为真空荧光显示器在加速应力r相对于正常温度应力7i下的寿命加速系数r-expW^-如}，根据步骤」)中的真空荧光显示器的亮度衰减公式，可得真空荧光显示器在加速温度应力T条件下的平均寿命<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中r为失效标准亮度，可得真空荧光显示器在正常工作应力r。下的平均寿命为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>所述形状参数/n和尺度参数;/进行参数估计对步骤2)中真空荧光显示器的亮度衰减公式取两次对数得ln<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>f寻至U线'性关系式-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>，根据最小二乘法原理，可得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>iV，市入"=附、6--wln;7中便可计算出的形状参数m和尺度参数7。本发明的有益效果在于本发明基于亮度衰减拟合预测真空荧光显示器寿命的方法，对真空荧光显示器的寿命预测和初始亮度设计具有指导意义。图1为本发明加速应力r下真空荧光显示器平均亮度随时间变化的威布尔拟A曲具体实施例方式真空荧光显示器在一个加速温度应力r下的加速系数为nxpW(丄-丄))(1)式中r就是产品在加速应力r相对于正常温度应力r。下的寿命加速系数。如果记A是产品在加速温度应力r下估计出的平均寿命，产品在正常应力r。下的平均寿命;/。为W。=r*//(2)为了预测产品在正常条件下的平均寿命，由式(1)和(2)可知，只需求得产品在加速温度应力r条件下的平均寿命/z即可。为此，我们应用威布尔函数来描述真空荧光显示器的亮度衰减，并采用最小二乘法对其进行参数估计，从而达到计算出真空荧光显示器在加速温度应力r条件下的平均寿命;/的目的。利用亮度拟合法预测VFD寿命的方法步骤如下1、试验数据的采集若有n个试验样品在加速温度应力T条件下，其"/",2，…,A0(W为测试点的个数)时刻的亮度分别为^(()"=1,2，...,")，贝U/,时刻"个试验样品的平均亮度为^=丄|>力,)(3)如此，便可得到"个试验样品的平均亮度数据((，^)(/=1，2，...，AQ。2、用威布尔分布来描述真空荧光显示器的亮度衰减设真空荧光显示器的亮度衰减公式可由威布尔函数来表示"/)=￡0呻{-(丄)"(4)式中Zo为产品的初始亮度，Z(/)为产品在/时刻的平均亮度，对式(4)取两次对数得lnln(~^~-)-wln卜wln"(5)丄o令y=lnln(~^~)(6)、；c=lru(7)、"=w(8)、6=—win"(9)，丄(O/i0得到线性关系式7=欲+*(10)。3、威布尔两参数的最小二乘法估计将试验数据(/,.，^)(/=1,2，...^)代入式(6)和(7)便可得(ln(，lnln(:L))="J,)(/=1，2，.』(11)，根据最小二乘法原理，可得、'w"=^S~~^H^--"2W-"'ZW(12)利用式(12)可求出"、6值，结合式(8)和(9)，便可计算出的形状参数m和尺度参数7。将所得的w和77代入式(4)，可确定拟合亮度衰减曲线的威布尔公式。4、平均寿命的计算-若在加速应力r规定z;为失效标准亮度，则代入式(4)整理后即可计算出r下的平均寿命为/^/、;7On("^)p(13)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>再结合式(1)、(2)和(13)便可计算出VFD在正常工作应力r。下的平均寿<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(14)设计之初始亮度的确定在用户要求真空荧光显示器寿命为;/。的条件下，这样设计真空荧光显示器时需要知道真空荧光显示器的初始亮度。将式(14)变换后，可到用户要求真空荧光显示器寿命为^。的条件下设计时所需要的初始亮度"为A^丄'expK~~J;1/T、、n(15)。实例将w=20个试验样品在加速温度应力r=1087.85《条件下进行亮度测试，并结合方法步骤1所述方法便可得到其平均亮度随时间变化表，如表l所示，L为实测值，U为根据拟合曲线计算的亮度。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>结合方法步骤2和3所述方法，进行威布尔曲线拟合之后，得到拟合方程式(4)为"/)-14卯.73,expH^^)0.6813)(16)其中丄。=1490.73cd/附2，m=0.6813，？;=97.6965，拟合曲线如图1所示。根据拟合曲线方程计算的亮度和各测试点的亮度误差见表1，其相对误差最小值为0.08%，平均值为2.55%，误差较小。结合方法步骤4所述方法，一般的真空荧光显示器失效标准为真空荧光显示器的亮度低于210.00oZ/m2时就认为失效，即有/:=210.000///2。因此，将r=1087.85《、7;=923.15尺、〃的估计〈直(艮卩"=3.1736xl04)、Z。=1490.73W/m2、附=0.6813、//=97.6965、丄*=210.00c^/附M戈入式(14)，可计算出VFD的正常工作应力下的平均寿命为&=4.7779x10、。结合设计之初始亮度的确定所述方法，假设客户所要求真空荧光显示器具有三万小时的寿命，即有//。=30000.006，并将r=1087.85《、r0=923.15X、/=3.1736xl04、丄*=210.00a//附2、m=0.6813、"-97.6965{戈入式(15),可推算出初始亮度为Z。=875.2180o//附2。权利要求1、一种基于亮度衰减拟合预测真空荧光显示器寿命的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤1)采集试验数据n个试验样品在加速温度应力T条件下，其ti(i＝1，2，...，N)时刻的亮度为Lk(ti)(k＝1，2，...，n)，则ti时刻n个试验样品的平均亮度为id="icf0001"file="A2009101952060002C1.tif"wi="35"he="9"top="73"left="21"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>由此可得到n个试验样品的平均亮度数据(ti，<overscore>L(ti)</overscore>)(i＝1，2，...，N)；2)用威布尔分布来描述真空荧光显示器的亮度衰减真空荧光显示器的亮度衰减公式可由威布尔函数来表示id="icf0002"file="A2009101952060002C2.tif"wi="38"he="9"top="112"left="99"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>式中L0为产品的初始亮度，L(t)为产品在t时刻的平均亮度，m为形状参数，η为尺度参数；3)采用最小二乘法对步骤2)中形状参数m和尺度参数η进行参数估计；4)真空荧光显示器平均寿命的计算真空荧光显示器在正常应力T0下的平均寿命μ0为μ0＝τ·μ，其中τ为真空荧光显示器在加速应力T相对于正常温度应力T0下的寿命加速系数id="icf0003"file="A2009101952060002C3.tif"wi="35"he="10"top="172"left="92"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>根据步骤2)中的真空荧光显示器的亮度衰减公式，可得真空荧光显示器在加速温度应力T条件下的平均寿命id="icf0004"file="A2009101952060002C4.tif"wi="43"he="11"top="199"left="41"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>其中L*为失效标准亮度，可得真空荧光显示器在正常工作应力T0下的平均寿命为id="icf0005"file="A2009101952060002C5.tif"wi="58"he="11"top="215"left="102"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>2、根据权利要求1所述的基于亮度衰减拟合预测真空荧光显示器寿命的方法，其特征在于，所述形状参数/n和尺度参数;7进行参数估计对步骤2)中真空荧光显示器的亮度衰减公式取两次对数得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>令"lnln(1)、;c=liu、a=m、6附ln;/，f导至U线'性关系式；+&AW//。(ltu,，lnlti(;))-Oc,，x)(!'=1,2，…,W)，根据最小二乘法原理，可得'、八/V、6=Zy,/#—".J^/tV，代入"-附、Z>=—mln;;中便w一》,2-(2>,)2/iV可计算出的形状参数m和尺度参数全文摘要本发明涉及一种基于亮度衰减拟合预测真空荧光显示器寿命的方法，根据实验得到n个试验样品的平均亮度数据，应用威布尔函数来描述真空荧光显示器的亮度衰减，并采用最小二乘法对其进行参数估计，从而达到计算出真空荧光显示器在加速温度应力T条件下的平均寿命μ，代入在正常应力T<sub>0</sub>下的平均寿命公式中，预测出真空荧光显示器寿命，此方法对真空荧光显示器的寿命预测和初始亮度设计具有指导意义。文档编号G01M11/00GK101666705SQ20091019520公开日2010年3月10日申请日期2009年9月7日优先权日2009年9月7日发明者张建平申请人:上海电力学院