本發(fā)明涉及LED驅動電源可靠性分析技術領域，具體涉及一種LED驅動電源加速老化試驗系統(tǒng)與壽命預測方法。

背景技術：

隨著LED產業(yè)的高速發(fā)展，LED燈具的可靠性越來越受到重視。許多研究表明，LED驅動電源是整個LED系統(tǒng)的短板，因此驅動電源的壽命可以反映整個LED系統(tǒng)的可靠性。但是LED驅動電源壽命較長，基于失效的傳統(tǒng)壽命測試方法已經(jīng)遠遠跟不上產品更新?lián)Q代的速度，逐漸被基于退化的可靠性分析方法取代。

目前業(yè)內對LED驅動電源的可靠性研究不足，市面上的測試設備價格昂貴，不利于成本的節(jié)約與推廣；測試方法缺少規(guī)范和標準，測試時間較長且操作復雜。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種LED驅動電源加速老化試驗系統(tǒng)與方法，采用基于退化的可靠性分析方法，通過獲取LED驅動電源在1000小時內的退化數(shù)據(jù)來預測其壽命。從而極大的節(jié)約時間和成本，縮短產品的開發(fā)周期。

本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種LED驅動電源加速老化試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：電源、第一功率測試裝置、第二功率測試裝置、溫度應力裝置和壽命預測裝置；溫度應力裝置作用于被測LED驅動電源上，使其老化，電源給第一功率測試裝置供電，第一功率測試裝置測得輸入功率；被測LED驅動電源分別與第一功率測試裝置和第二功率測試裝置相連，由第二功率測試裝置測得被測LED驅動電源的輸出功率；壽命預測裝置分別與第一功率測試裝置、第二功率測試裝置、溫度應力裝置連接，計算出被測LED驅動電源的壽命。

一種LED驅動電源加速老化試驗系統(tǒng)的試驗方法，該方法包括如下步驟：

步驟一：將被測LED驅動電源分為兩組，在兩個溫度應力下1000小時在線測量退化數(shù)據(jù)；

步驟二：獲取在兩種不同溫度應力被測LED驅動電源的輸入電流、輸入電壓和輸出電流、輸出電壓的數(shù)據(jù)值，計算被測LED驅動電源在兩種溫度應力下的功率因數(shù)；

步驟三：根據(jù)功率因數(shù)曲線進行擬合得到退化方程，功率因數(shù)為0.7作為LED驅動電源失效閾值，通過退化方程和被測LED驅動電源失效閾值預測在兩種高溫應力條件下對應的壽命，計算激活能；

步驟四：根據(jù)激活能，確定常溫下被測LED驅動電源的壽命。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用基于退化的可靠性分析方法，開發(fā)一套可以全面測量LED驅動電源退化參數(shù)的試驗系統(tǒng)，將功率因數(shù)作為失效判據(jù)，根據(jù)阿倫紐斯加速壽命模型，預測常溫下LED驅動電源壽命。本系統(tǒng)具有測量參數(shù)全面、測量精度高等特點，可以在1000小時內預測出產品壽命，從而極大的降低了產品的研發(fā)成本，縮短了產品的開發(fā)周期，跟上目前產品的更新?lián)Q代速度。

附圖說明

圖1本發(fā)明一種LED驅動電源加速老化試驗系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2本發(fā)明一種LED驅動電源加速老化試驗系統(tǒng)的試驗方法流程圖。

圖3本發(fā)明LED驅動電源在100℃下功率因數(shù)隨時間下降曲線。

圖4本發(fā)明LED驅動電源在120℃下功率因數(shù)隨時間下降曲線。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。

如圖1所示，一種LED驅動電源加速老化試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：電源、第一功率測試裝置、第二功率測試裝置、溫度應力裝置和壽命預測裝置；溫度應力裝置作用于被測LED驅動電源上，使其老化，電源給第一功率測試裝置供電，第一功率測試裝置測得輸入功率；被測LED驅動電源分別與第一功率測試裝置和第二功率測試裝置相連，由第二功率測試裝置測得被測LED驅動電源的輸出功率；壽命預測裝置分別與第一功率測試裝置、第二功率測試裝置、溫度應力裝置連接，計算出被測LED驅動電源的壽命。

第一功率測試裝置，用于測試LED驅動電源的輸入功率，電流和電壓的測量采用電流傳感器和電壓傳感器，輸出信號由數(shù)據(jù)采集卡采集并傳送到壽命預測裝置。溫度應力裝置，用于為LED驅動電源加速壽命試驗提供溫度應力。保證LED驅動電源在高于正常溫度的條件下進行試驗，提高了產品的退化速率。第二功率測試裝置，用于測試LED驅動電源的輸出功率，采用LED電子負載代替真實LED負載，避免了真實LED負載的性能退化對測試工作帶來的影響，同時電子負載兼具電流和電壓的測量功能，降低了系統(tǒng)復雜度。壽命預測裝置，用于計算功率因數(shù)、退化方程和預測LED驅動電源壽命。先根據(jù)功率因數(shù)退化數(shù)據(jù)計算高應力條件下的壽命，再由高應力條件下的壽命值推導常溫狀態(tài)下驅動電源壽命，采用處理器實現(xiàn)。

如圖2所示，一種LED驅動電源加速老化試驗系統(tǒng)的試驗方法，在兩種不同高溫應力的條件下，分別連續(xù)測量1000小時輸入電流、電壓和輸出電流、電壓等退化數(shù)據(jù)，該方法包括如下步驟：

步驟一：將LED驅動電源樣品平均分為兩組，在兩個應力下進行試驗，被測樣品為功率為5W，采用恒流源芯片的家用球燈泡LED驅動電源，將功率因數(shù)等于0.7作為驅動電源失效閾值。

步驟二：獲取在兩種不同溫度應力T₁和T₂下的驅動電源輸入電流I_input、輸入電壓V_input和輸出電流I_output、輸出電壓V_output的退化數(shù)據(jù)。根據(jù)退化數(shù)據(jù)，計算得到兩種應力下LED驅動電源功率因數(shù)的退化數(shù)據(jù)。

步驟三：根據(jù)功率因數(shù)曲線進行擬合得到退化方程。根據(jù)退化方程和失效閾值預測在高溫應力條件下的壽命。根據(jù)兩種不同溫度下的壽命，計算激活能。

當PowerFactor＝0.7時，x軸所對應的數(shù)值，該數(shù)值為根據(jù)退化數(shù)據(jù)預測出的產品壽命，其中環(huán)境溫度為T₁時對應的壽命為L₁，T₂對應的壽命為L₂。

根據(jù)阿倫紐斯模型及其推導公式，計算激活能E_a，滿足：

其中：AK為加速系數(shù)；E_a為激活能；K為玻爾茨曼常數(shù)；環(huán)境溫度為T₁時預測的壽命為L₁，溫度為T₂時預測的壽命為L₂。

步驟四：.根據(jù)計算所得激活能E_a和環(huán)境溫度T₃下LED驅動電源的預測壽命L₃，預測任意溫度T下LED驅動電源壽命L，滿足：

通過下面的實施例來預測LED驅動電源壽命，以便更詳細的闡述本發(fā)明。

選取某品牌的驅動電源，置于100℃高溫老化試驗箱中進行測試，每24小時進行一次數(shù)據(jù)采集，獲取約1000小時的高溫老化試驗數(shù)據(jù)。根據(jù)采集的退化數(shù)據(jù)，計算功率因數(shù)，滿足：

隨后繪制功率因數(shù)退化曲線，使用最小二乘法進行擬合，得到功率因數(shù)隨時間退化方程，如圖3所示，100℃下，功率因數(shù)隨時間退化方程滿足：

f(x)＝a*exp(b*x)

其中：a＝0.9398，b＝-1.717×10^-5；

當f(x)＝0.7時，x＝17160，所以17160小時為驅動電源在100℃加速試驗條件下的預測壽命。按照同樣的計算方法，預測LED驅動電源在120℃加速試驗條件下的壽命。

LED驅動電源在120℃下功率因數(shù)隨時間下降曲線。采用最小二乘法對數(shù)據(jù)進行擬合，得到功率因數(shù)隨時間退化方程，如圖4所示：120℃下，功率因數(shù)隨時間退化方程滿足：

f(x)＝a*exp(b*x)

其中：a＝0.9249，b＝-2.175×10^-5；

當f(x)＝0.7時，x＝12810，所以驅動電源在120℃加速試驗條件下的預測壽命為12900小時。

根據(jù)100℃和120℃下預測的壽命和加速系數(shù)AK的計算公式，推導出激活能E_a，滿足：

計算激活能為E_a＝0.185，根據(jù)下式推出常溫25℃下，即T＝25時，LED驅動電源壽命L為72863小時。