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光通量衰減加速試驗(yàn)方法檢測

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-22 09:11:53 更新時(shí)間：2025-07-21 09:11:54

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

光通量衰減加速試驗(yàn)方法檢測

光通量衰減是評價(jià)照明產(chǎn)品（尤其是LED光源）長期性能和可靠性的核心指標(biāo)。自然狀態(tài)下觀察光通量隨時(shí)間的衰減過程往往耗時(shí)過長（數(shù)千甚至數(shù)萬小時(shí)），無法滿足產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量控制和市場準(zhǔn)入的時(shí)效性要求。因此，光通量衰減加速試驗(yàn)應(yīng)運(yùn)而生，其核心在于通過模擬或施加比實(shí)際使用環(huán)境更嚴(yán)苛的條件（如高溫、高濕、大電流驅(qū)動(dòng)等），在相對較短的時(shí)間內(nèi)誘發(fā)并觀測光通量衰減現(xiàn)象，從而快速評估產(chǎn)品的光通維持壽命（如L70, L50等）及其失效機(jī)理。該方法已成為照明行業(yè)，特別是LED產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的測試手段。

主要檢測項(xiàng)目

光通量衰減加速試驗(yàn)的核心檢測項(xiàng)目是光通量維持率。具體包括：

初始光通量(Φ₀)： 試驗(yàn)開始前，在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下測得的光通量基準(zhǔn)值。
試驗(yàn)過程中/結(jié)束時(shí)的光通量(Φ_t)： 在設(shè)定的加速應(yīng)力條件下，經(jīng)歷特定時(shí)間t后測得的光通量值。
光通量維持率(%)： 計(jì)算為 (Φ_t / Φ₀) × 100%，這是衡量衰減程度的最直接指標(biāo)（如達(dá)到L70即表示維持率為70%）。
相關(guān)參數(shù)監(jiān)測： 通常還需同步監(jiān)測并記錄試驗(yàn)過程中的環(huán)境溫度、樣品的結(jié)溫或殼體溫度、驅(qū)動(dòng)電流、電壓、色坐標(biāo)（x, y或u', v'）、相關(guān)色溫(CCT)、顯色指數(shù)(CRI)等，以分析衰減原因及評估其他光學(xué)性能的變化。

關(guān)鍵檢測儀器

進(jìn)行精確的光通量衰減加速試驗(yàn)需要依賴一系列專業(yè)設(shè)備：

高精度積分球光譜輻射計(jì)系統(tǒng)： 這是測量光通量、光譜功率分布、色坐標(biāo)、CCT、CRI等光學(xué)參數(shù)的核心設(shè)備。積分球提供均勻的光線收集環(huán)境，光譜輻射計(jì)進(jìn)行精確的光譜分析和光通量計(jì)算。
可編程恒流/恒壓電源： 為被測樣品提供精確且穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)條件，并能在試驗(yàn)過程中按需施加過電流應(yīng)力進(jìn)行加速。
高精度恒溫恒濕試驗(yàn)箱/高溫老化試驗(yàn)箱： 提供并精確控制所需的加速環(huán)境應(yīng)力（高溫、高濕等）。箱體需具備良好的光學(xué)測試接口（如石英玻璃窗），以便在不中斷試驗(yàn)或最小干擾下進(jìn)行光通量測量。
溫度監(jiān)測與記錄系統(tǒng)： 包括熱電偶、熱敏電阻或紅外熱像儀等，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測樣品的關(guān)鍵溫度點(diǎn)（如LED焊點(diǎn)溫度、散熱器溫度、環(huán)境基準(zhǔn)點(diǎn)溫度等）。
數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)： 集成控制電源、試驗(yàn)箱參數(shù)，自動(dòng)觸發(fā)并記錄積分球系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)過程的自動(dòng)化。

檢測方法

光通量衰減加速試驗(yàn)通常遵循以下步驟和原則：

樣品準(zhǔn)備與初始化： 樣品按規(guī)定進(jìn)行預(yù)處理（如常溫老化穩(wěn)定），然后在標(biāo)準(zhǔn)條件下測量初始光通量(Φ₀)及其他光學(xué)參數(shù)。
設(shè)計(jì)加速應(yīng)力條件： 基于產(chǎn)品特性、預(yù)期壽命和失效機(jī)理，選擇有效的加速應(yīng)力因子（最常見的是高溫和過電流）及其水平（如T_j = 85°C, 105°C; I_F = 1.2×額定電流）。應(yīng)力水平需在加速效果和避免引入非典型失效之間取得平衡。
加速試驗(yàn)執(zhí)行： 將樣品置于試驗(yàn)箱中，施加設(shè)定的溫度/濕度應(yīng)力，并通過電源施加設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電流應(yīng)力。試驗(yàn)持續(xù)進(jìn)行。
間歇或在線測量： 在預(yù)設(shè)的時(shí)間點(diǎn)（如24h, 100h, 500h, 1000h, 2000h等），將樣品從試驗(yàn)箱中取出（或通過測試窗）快速轉(zhuǎn)移到積分球系統(tǒng)（或使用在線測試裝置）測量Φ_t及光學(xué)參數(shù)。測量應(yīng)盡量迅速以減少對樣品狀態(tài)的影響。樣品冷卻后需重新穩(wěn)定再測量。
數(shù)據(jù)記錄與分析： 記錄每次測量的光通量維持率及相關(guān)參數(shù)。繪制光通量維持率隨時(shí)間變化的曲線。根據(jù)曲線趨勢和預(yù)設(shè)的失效閾值（如L70），估算產(chǎn)品在加速條件下的壽命。
壽命推算： 利用加速模型（最常用的是Arrhenius模型，針對溫度應(yīng)力；或逆冪律模型，針對電流/電壓應(yīng)力）將加速條件下的壽命推算回正常使用條件下的預(yù)期壽命。此步驟需要合理的加速因子計(jì)算和模型假設(shè)驗(yàn)證。

相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)

光通量衰減加速試驗(yàn)的實(shí)施需遵循國際、國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以確保結(jié)果的可比性和可靠性：

IEC/國際標(biāo)準(zhǔn)：
- IEC 62612: 家用和類似照明用自鎮(zhèn)流LED燈 - 性能要求。包含光通維持率測試要求。
- IEC/PAS 62717: 普通照明用LED模塊 - 性能要求（被IEC 63107等替代中）。對模組的光通維持測試有規(guī)定。
- IEC TS 62861: LED光源和LED燈具的可靠性測試指南。提供了包括加速試驗(yàn)在內(nèi)的多種可靠性測試方法。
IESNA/北美標(biāo)準(zhǔn)：
- IES LM-80: 測量LED光源光通量維持率的方法。這是目前LED封裝、陣列和模塊光通維持測試最廣泛認(rèn)可和采用的標(biāo)準(zhǔn)。它規(guī)定了測試條件（至少三種溫度：55°C, 85°C及制造商聲稱的最高溫度點(diǎn)）、測試時(shí)長（至少6000小時(shí)，推薦10000小時(shí)）、數(shù)據(jù)報(bào)告格式，但本身不涉及壽命推算。
- IES TM-21: LED光源光通量維持壽命的推算方法。該技術(shù)備忘錄建立在LM-80數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提供了利用Arrhenius模型從LM-80數(shù)據(jù)推算LED光源在較低溫度下長期光通維持壽命的數(shù)學(xué)方法和報(bào)告要求。
國家標(biāo)準(zhǔn)：
- GB/T 各產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)： 中國針對各類LED燈具和光源的國家標(biāo)準(zhǔn)（如GB 7000系列燈具安全標(biāo)準(zhǔn)、GB 24906普通照明用50V以上自鎮(zhèn)流LED燈安全要求、GB/T 各性能標(biāo)準(zhǔn)）通常引用或參考IEC和IES標(biāo)準(zhǔn)中的光通維持率要求和測試方法。
- GB/T 33720: LED照明產(chǎn)品光通量衰減加速試驗(yàn)方法。這是我國專門針對LED照明產(chǎn)品制定的加速試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。