2013年11月11日熱管理與可靠性技術分會上，來自半導體照明聯合創新國家重點實驗室研發工程師呂光軍做了題為《CSA020方法測得的室內LED照明產品流明衰減過快的原因分析》的報告。

半導體照明聯合創新國家重點實驗室 研發工程師  呂光軍

       呂光軍說：“相對傳統照明產品而言,作為第三代照明的LED產品具有節能環保、壽命長、安全、外觀可塑性好、驅動靈活以及體積容易小型化等諸多優勢。LED產業與目前各國所倡導的節能環保、營造綠色低碳生活的政策相符,因此獲得各國政府的大力支持,尤其與公用事業相關的應用(如LED路燈等)更是發展迅猛。但由于受成本等因素的制約,在民用方面完全替代傳統照明,尚需時日。由于市場競爭激烈、產品更新換代快、縮短開發時間便成為行業迫切需要。

       因此國家半導體照明工程研發及產業聯盟標準化委員會(CSAS)制定發布的聯盟標準CSA020《LED照明產品加速衰減試驗方法》，主要適用于LED路燈、LED隧道燈、LED射燈、LED筒燈和LED球泡燈等LED照明產品。”

       首先是CSA020加速衰減試驗方法的加速原理是，在測試設備精度得到保證的前提下，假設光通維持率與時間呈e指數衰減關系，則可以使用3600小時光通量衰減數據替代ES測試方法所需的6000小時的數據。另外，加速衰減試驗方法采用了多次通過實測數據證明可行的Arrhenius加速模型描述LED產品在高結溫下的壽命。因此，該方法利用提高測試時的環境溫度(用以提高LED結溫)的方式進一步縮短測試時間。在建議最高溫度為55℃的測試條件下，2000小時以內的數據，可用來替代ES方法所需要的室溫下6000小時的數據。對于最高標稱工作溫度小于55℃的LED照明產品，則要求以產品的最高標稱工作溫度為最高測試溫度。該標準采用的加速衰減試驗方法的可行性與合理性，不僅在理論上進行了證明，還用LED照明燈具實際測試數據進行了驗證。

       其次是CSA020標準提出的檢驗流程是采用抽樣方法，也就是說檢驗批次組成：采用相同的材料、元器件和光源，以及具有相同的結構形式，在同一條生產線上連續生產的產品組成檢驗批次。檢驗樣品應至少在兩個以上的制造批次中隨機抽取。樣品的光通量應符合穩定衰減。樣品樣本數至少為3個。樣本數越多，檢測結果的置信度越高。

       在加速試驗溫度的選擇方面，將試驗箱依序設置為表1所列的4個測試溫度，在每個測試溫度保持至少60分鐘，使樣品達到熱平衡穩定狀態，測量樣品在該溫度下的光學特性(如照度)。在每次測量結束后，都應將樣品從溫度試驗箱中取出，在室溫條件下靜置，當樣品達到熱平衡穩定狀態后測量光通量。

       樣品在溫度試驗箱外測量得到的光通量之間的差異應在5%之內，在溫度試驗箱中4個設定測試溫度下測量得到的光學性能之間的差異應在10%之內，則可以將該測試溫度(25℃除外)減小5℃作為加速衰減試驗的加速試驗溫度。加速試驗中應采用滿足以上條件的最高加速試驗溫度，但不應高于55℃，且不應高于產品標稱的最高工作溫度。

       隨后進行加速試驗，樣品需要先測量初始光通量。然后將樣品置于試驗箱中，進行加速試驗。試驗環境溫度為上述判定的加速試驗溫度，試驗環境相對濕度不超過65%，樣品在額定電壓下連續工作。

       得出加速試驗達標判定：CSA列舉了標稱壽命分別為25000小時、30000小時和35000小時的樣品的達標判定方法。如標稱壽命為35000小時的樣品，在一定的加速溫度下，所有樣品達到表2所示的累計負載時間后，加速光通維持率不小于95%，則判定樣品的最小預期壽命達到其標稱壽命35000小時。如果加速溫度為55℃,則判定LED照明產品壽命為35000小時、30000小時和25000小時所需的測試時間分別僅為1750小時，1550小時和1300小時。

       最后為了驗證CSA020《LED照明產品加速衰減試驗方法》具有廣泛的代表性，在筒燈、射燈、球泡燈、路燈和隧道燈中選取了17種具有代表性的LED照明產品進行了驗證試驗。在55℃加速和室溫(25℃)測試下，驗證了加速衰減試驗的結果與室溫測試結果保持一致。與美國能源之星ES方法相比，CSA020《LED照明產品加速衰減試驗方法》能夠有效縮短預測LED照明產品壽命所需的試驗時間。CSA020試驗方法理論的正確性與廣泛的代表性得到了大量詳實的數據驗證。考慮到測量系統的精度，使用該方法能夠在55℃的測試溫度下將測試時間縮短至2000小時以內。

       目前CSA020正被國家半導體照明工程研發及產業聯盟數十家會員單位接收，相信不久的將來會受到越來越多的企業認可，必將對LED照明產品的研發與產業發展起到巨大的推動作用。(邸曉偉)