节能led灯加速寿命试验最优测试时间的确定方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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】
[0004] 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。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] -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：
[0007] 1)采集加速应力下亮度衰减的试验数据；
[0008] 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；
[0009] 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。
[0010] 所述的步骤1)具体为：
[0011] 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。
[0012] 所述的试验数据具体为：
[0013] 对于加速应力S下第i个试验样品，记j时刻tlS的亮度为D(td，则该时刻n个 试验样品的平均亮度可写为
[0014]
[0015] 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 (人，DW))，若在试验过程中共有M个测试时刻，则衰减数据点(VDh))共有M个，其中i= 1j2j***j n〇
[0016] 所述的步骤2)具体为：
[0017] 21)不同亮度剩余量下威布尔拟合公式的确定；
[0018] 22)不同亮度剩余量下加速寿命的计算。
[0019] 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：
[0020] 两参数威布尔函数的表达式为
[0021]
[0022] 式中，m、q分别为加速应力下的形状参数和尺寸参数； D(t)
[0023] 令i7卜，则式⑵可变为描述节能LED灯的亮度衰减公式，即有 D(t) K〇^
[0024]
[0025] 式中，坎知)为加速应力S下试验样品的平均初始亮度；
[0026] 对衰减数据点(V5(?,))关于平均亮度进行归一化，可得到归一化后的衰减数据点 万"） 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 D(〇 度参数n，从而确定了节能LED灯的亮度衰减公式；
[0027] 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。
[0028] 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彡j彡M，N多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。
[0029] 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：
[0030] 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,，具体表达式为
[0031]
[0032] 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， T)(t) 即有=1 = 50%，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y,，则D(tt)) 有
[0033]
[0034] 所述的步骤3)具体为：
[0035] 31)根据步骤21)得到不同亮度剩余量下的M-N+1个威布尔公式，可绘制出节能 LED灯在加速应力S下相应的M-N+1条拟合曲线，从而可直观地观察出节能LED灯在不同亮 度剩余量下亮度随时间衰减的趋势；
[0036] 32)结合步骤22)计算出节能LED灯在不同亮度剩余量下的M-N+1个加速寿命，通 过与加速寿命试验值进行比较可得出对应的相对误差；
[0037] 将亮度剩余量以及对应的测试点个数和加速寿命相对误差形成数据点，共有 M-N+1个，绘制成三维图，从而可清晰地看出加速寿命相对误差与试验测试时间的变化关 系，进而可确定节能LED灯加速寿命试验的最优测试时间。
[0038] 所述的加速应力S下的加速寿命试验值通过线性插值法得到。
[0039] 与现有技术相比，本发明基于威布尔亮度衰减函数预测不同亮度剩余量下的加速 寿命，分析其相对误差的变化规律来确定节能LED灯的最优的试验测试时间，这种方法到 目前为止属于首次提出，创新性很高。节能LED灯加速寿命试验最优测试时间的确定方法 不仅节省了加速寿命试验的人力物力，而且加快了产品的下线速度。
【附图说明】
[0040]图1为本发明实施例中不同亮度剩余量下衰减数据点及其威布尔拟合曲线图；
[0041]图2为本发明实施例中不同亮度剩余量下加速寿命的误差变化示意图。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0043] 实施例
[0044] 实例
[0045] 以S= 107. 4°C作为加速应力开展节能LED灯的加速寿命试验，采集全部试验样品 在每个测试时刻的亮度，结合具体实施步骤1所述方法便可得到节能LED灯试验样品在加 速应力S下平均亮度随时间的衰减数据，再结合具体实施步骤2所述方法对衰减 数据点心玫卩))关于平均亮度进行归一化，便可得归一化后的衰减数据点，如表 1所示。
[0046] 表1加速应力下归一化平均亮度随时间衰减的数据
[0047]
[0048] 由表1可知M= 31，现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，这里取N= 7,可得到节能LED灯在加速应力S下M-N