【应用】LED标准化出厂测试方案,最大限度延长LED产品使用寿命

2018-09-30 ROHM
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与传统照明器件相比,LED非常耐用(使用寿命很长),发生灾难性故障的几率微乎其微,并且光度下降和颜色变化都非常缓慢。一般而言,LED只是固态照明系统中的一小部分,在照明系统中,LED的性能(如亮度、色温等)都会受到热量、电压波动以及机械应力等因素的影响。而这些因素在LED期间出厂时的标准化测试中是涉及不到的。


目前,还没有统一的针对这种情况的标准化测试方法,北美照明工程学会(IESNA)测试程序委员会开发了一套测试程序,并通过测试数据来预测灯具的使用寿命。本文将介绍其工作原理,以及如何使照明系统工程师延长灯具的使用寿命。 美国能源部提供的数据表明,照明灯具的寿命会受到工作条件(如环境温度、工作周期等)的影响,通常情况下卤素灯的使用寿命是1000小时,是白炽灯的两倍。对于荧光灯管而言,使用到的镇流器技术会严重影响其寿命(相比昂贵的镇流器,如果使用低廉的镇流器,其使用寿命可能会降低10000小时)。


图1 传统照明和LED的光输出强度对比

 

当然,LED也会发生故障,甚至是灾难性的故障。例如,用于LED封装模具的环氧树脂如果过热膨胀,便会对设备的连接施加压力,直到断路。此外,静电放电(ESD)可能会导致LED的半导体结失效。一般情况下,更可能的出现的结果是LED逐渐褪色,直到光输出强度不足以达到预期(通常是70%以下)。如图1所示,传统照明灯具更容易发生灾难性故障,在其使用寿命期间的亮度会降低20%~30%。


图2 LM-80测试数据


在商业应用中,不可能依靠制造商对LED进行长时间测试,以证明其使用寿命。常用的解决方案是采用较短时间的测试数据,进行分析预测LED的使用寿命。目前,大部分LED制造商采用由IESNA开发的LM-80方法对其产品进行测试。例如,美国的PNNL实验室和NIST研究院以及六个LED制造商已经联合制定了一份TM-21技术备忘录。在这份备忘录中,所使用的流明维持测试的外推算法是基于LM-80方法的测试数据。该算法忽略了前1000小时的数据,使用最小二乘曲线方法将数据拟合后得到的曲线如图2所示。


在商用LED产品中,Philips(飞利浦)公司推出的LUXEON Rebel LED的最大亮度为226lm(1A),L70(当LED流明维持率为70%时的使用时间)超过36000小时,使用LM-80测试程序和TM-21外推算法的测试数据如图3所示。


图3 使用LM-80测试程序和TM-21外推算法的LUXEON Rebel LED测试数据 


需要注意的是,目前LED的测试方法仅仅测试了LED本身的使用寿命,当LED整合到照明系统中,还会有其他影响LED使用寿命的因素。例如,大多数的LED故障机制都是与环境温度有关,温度过高会导致光输出减少,并加速LED劣化。虽然LED制造商在努力减少设备中的缺陷数量,但是半导体制造工艺并不完美,总会出现一些故障。


图4 ROHM公司的R-B15L1示意图 


尽管目前的LED测试方案还不完善,但各个厂商还是利用现有的测试方案,尽可能地提供了较为精确的产品使用寿命的预测数据。例如,ROHM(罗姆)公司推出的R-B15L1,如图1所示,灯泡能够产生550流明,功耗仅为8瓦(功效为69流明/瓦),R-B15L1直接采用100VAC输入。根据ROHM公司提供的测试数据,其使用寿命长达40000小时。


此外,ROHM公司还推出了多个系列LED产品解决方案(如PICOLED®系列贴片LED),可用于工业电子、通信及高可靠设备、汽车电子、智能物联、消费电子以及测试测量等应用领域。更多的ROHM公司的LED产品选型可以参考世强官网提供的:【选型】ROHM(罗姆)光学元器件LED选型指南

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  • AUTOSAR Lv4. 资深工程师 2018-11-06
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  • 螳螂猫 Lv7. 资深专家 2018-11-02
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  • 先天二极管 Lv8. 研究员 2018-10-25
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极海半导体(Geehy Semiconductor)汽车电子芯片 选型指南

描述- 极海汽车电子芯片产品布局通用微控制器/微处理器、传感器、接口、驱动等多条产品线,战略聚焦车身控制、信息娱乐系统、BMS电池管理系统及域控等领域,提供符合ISO 26262功能安全标准、安全可靠、质量稳定的芯片产品与应用方案,并为客户提供丰富的开发生态与本地化技术支持。通过优质的服务和多元化的产品组合,满足汽车电子行业日益增长的应用需求,协助客户实现快速量产,助力国产汽车产业向上发展。

型号- G32A1445UAT0MLL,G32A1465UAT0MLL,G32A1445UAT0MLH,G32A1465UAT0MLH,APM32F103RCT7,APM32A407VGT7,APM32A407,APM32A103,APM32A103CBT7,APM32F003F6U7,GURC01,APM32A407ZGT7,APM32A103系列,APM32A091RCT7,APM32A091,APM32,APM32F072RBT7,APM32A091系列,APM32A407系列,G32A1445系列,APM32A103RET7,APM32A103VET7,APM32F072CBT7,G32A1445,G32A

选型指南  -  极海半导体  - Jan-2024 PDF 中文 下载

【IC】芯凯电子KTD2061多通道LED驱动芯片,具有独特LED配置和独立渐变引擎,为RGB照明提供便捷灵活

Kinetic Technologies KTD2061多通道LED驱动芯片,具有独特的LED配置和独立的渐变引擎,大大缩小了产品尺寸,并为RGB照明应用提供了前所未有的简单性和灵活性。以往的RGB LED驱动芯片,所有LED都以共阳极方式连接到输入电压,而阴极都有独立的布线回路,因此需要37条PCB布线,用于驱动12个RGB模块的36个LED。

产品    发布时间 : 2023-12-08

极海汽车电子芯片及应用

型号- APM32A407XGT7,F103XXT7,G32A1445UAT0MLL,GALT,G32A1465UAT0MLL,G32A1445UAT0MLH,G32A系列,G32A1465UAT0MLH,APM32F103RCT7,GURC系列,APM32A407VGT7,APM32A407,APM32A103,APM32A103X,GALT61120,G32A1445 系列,APM32A103CBT7,APM32F003F6U7,APM32A407ZGT7,GURC01,APM32A091RCT7,APM32A091,APM32,APM32F072RBT7,G32A1465系列,APM32A103RET7,APM32A103VET7,APM32F072CBT7,APM32F072XBT7,G32A1445,GALT系列,APM32A,G32A1465,G32A1165,APM32A系列,G32A,GURC

应用及方案  -  极海半导体  - Jul-2024 PDF 中文 下载

【产品】内置孔径的开槽光开关,可实现高分辨率位置检测

TT公司推出的开槽光开关 OPB847TX/OPB847TXV/OPB848TX/OPB848TXV,由砷化铝镓(GaAIAs)红外发光二极管和硅光电晶体管组成,符合MIL-PRF-19500美国军用标准。

新产品    发布时间 : 2018-02-06

Light-Pak N2LPS LED emergency lighting system

型号- N2RFM21222,N2RFM21221,N2LPSM212220,N2LPSM212222 UX71SDHAZ,N2LPS,N2LPSM212222,N2LPSM212222 UX72SDHAZ,N2RF

数据手册  -  EATON BUSSMANN  - 2023/4/19 PDF 英文 下载

【产品】支持线性/PWM调光的LED驱动IC,专为LED照明系统

Shindengen新电元工业株式会的MV1001SC,MV1002SC,MV1011SC,MV1012SC,MV2002SG,MV2052SG是其生产的LED驱动IC,主要应用于LED照明系统。支持母线电压直接操作。可以通过检测扼流圈两端电压的方式省去辅助绕组,实现单电源配置。只需要很少的外围元件,即可实现优异的恒流特性,极大地节约了系统成本和体积。

新产品    发布时间 : 2018-07-05

3路恒定电流LED驱动器WS2801,电流设定范围5~150mA,适合用于需要接力串接的LED照明系统

芯进电子WS2801是一个恒定电流LED驱动器,它主要为室内/外LED显示屏,和装饰性LED照明系统而设计,非常适合用于需要接力串接的LED照明系统,拥有3个独立的输出驱动通道,每个通道均能实现独立的256级PWM灰度控制。

产品    发布时间 : 2023-10-28

罗姆携车载小型高可靠性LED以及LED驱动器IC参加2022第十七届汽车灯具产业发展技术论坛

罗姆于2022年11月9至11日亮相2022第十七届汽车灯具产业发展技术论坛暨第八届上海国际汽车灯具展,展示了全新的汽车电子解决方案和丰富的产品阵容,并于论坛现场发表了车载LED驱动IC专题演讲,分享了罗姆最新的LED驱动技术成果。

原厂动态    发布时间 : 2022-11-17

【产品】850nm GaAlAs红外发光二极管,可实现准直光束

KODENSHI推出的GaAlAs红外发光二极管HL-221,辐射功率典型值为5mW,具有长期可靠性和高功率的特性,且拥有出色的平行光特性。

新产品    发布时间 : 2018-02-09

【应用】欧创芯60V宽压LED恒流驱动器OC5022B用于车身照明系统,效率高达93%

有客户在设计一款从车身照明系统,采用PWM数字调光的方式,驱动器内置MOS管,通过外接电阻来调节输出电流。本文给客户推荐一款欧创芯的LED恒流驱动器OC5022B,内置60V功率的MOS,采用固定关断时间的峰值电流控制方式,工作频率可调。

应用方案    发布时间 : 2023-03-21

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贴片LED二极管/灯珠定制

可定制LAMP LED、 CHIP LED、 PLCC LED、 汽车用车规级LED、COB LED的尺寸/电压/电流等参数,电压1.5-37V,电流5-150mA,波长470-940nm。

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可定制单色光灯珠、双色灯珠、全彩灯珠、发光二极管、贴片灯珠、贴片LED等产品,尺寸:0.6*0.3mm-3.2*2.7mm,波长:405-940nm,亮度:24-750mcd,电压:1.5-3.5V。

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