1、關(guān)于TM21LED壽命推算方法1、基礎(chǔ)知識IESLM-80-08是用于測量LED光源光通維持率的方法，被廣泛用于描述LED的光衰特性，LED器件生產(chǎn)廠家提供的LM-80-08測試報告(ES認可的測試機構(gòu)測試)采用的數(shù)據(jù)都來至于持續(xù)測試6000h或更多時間內(nèi)的測試數(shù)據(jù)，然而對于被測產(chǎn)品LM-80-08并沒有很好的定義對于收集到的數(shù)據(jù)，如何被實際用于確定LED的有效壽命。TM-21是EnergyStar標準的技術(shù)備忘，補充了根據(jù)LM-80-08測試過程中獲得的數(shù)據(jù)，來進行超出老化時間的壽命推算的方法。額定光通維持壽命是指LED光源的光輸出相對于初始光輸出達到某一給定百分比所經(jīng)過的運行時間，這個值被

2、定義為Lp,p為給定的百分比值，業(yè)界常用LED光輸出下降至初始光輸出的70%所經(jīng)過的時間來定義LED的壽命，LED達到其額定光通維持壽命取決于很多變量，包括運行溫度、驅(qū)動電流、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計和材料特性。2、樣品規(guī)模及測試數(shù)據(jù)采集對于從LM80報告中獲得的所有針對某一特定產(chǎn)品的殼溫、驅(qū)動電流等數(shù)據(jù)，都應(yīng)用于流明維持壽命推算，推薦的樣品規(guī)模集最小為20pcs,并可以在流明維持壽命推算中，相對于壽命測試持續(xù)時間，LED推算壽命最大不超過6倍測試時間。任何樣品規(guī)模的改變都將導(dǎo)致不確定度及流明維持壽命推算的時間間隔的改變，對于樣品規(guī)模為1079Pcs的情況，LED推算壽命最大不超過5.5倍測試時間。不支

3、持樣品規(guī)模小于10pcs的壽命推算。從目前各廠家提供的LM80報告來看，樣品規(guī)模多為20pcs或25pcs。目前LM806000h報告中數(shù)據(jù)的采集時間間隔多為1000h,且很多廠家持續(xù)測試時間已超6000H,超6000H的附加測量可以提高流明維持壽命推算的準確性。3、流明維持壽命推算方法目前LM80報告中采用最多的是對采集到的數(shù)據(jù)進行曲線擬合，以推算光通維持率衰減至70%所經(jīng)歷的時間，這個時間就是LED的流明維持壽命。同樣的曲線擬合方法，可以用來推算未來某個時間節(jié)點的光通量。對于LM80報告中每一組被測單元所采集的溫度及驅(qū)動電流數(shù)據(jù)，都應(yīng)單獨用該方法進行曲線擬合。TM-21Mathematic

4、alAlgorithm4Manufacturershouldnormalizethelightoutputto1at0hoursforeachunitinthedataset.3tdforallunitsareaveragedtogether(ResultreprAsenlsaveragebehavior).4Allaveragelumenrnaintenancedatapointsfrom0andlessthan1.000hoursareremoved-For6.000hourdata:averagelumenmaintenancedatapointsfrom1,000hoursto6,00

5、0hoursarefittoasimpleexponentialexlrapolationmodelusingaleast-squarescurvefit.,Fordata<10,000hours:Thelast5,000hoursofdatashouldbeusedforthelumenmaintenanceextrapolation.-Fordata，107000hoursThedatapointsfromthelast50%ofttietotalmeasurementtimeshouldbeused.Inthecasev-herethelast50%ofthetotalmeasur

6、ementtimeisnotanintegermultipleof1.000hours,thentheintervalshallberounded-uptothenextL000hoursshouldbeeg,;after1100Qhour5Qfmeasurenienttime,thelast6.000hoursofdatashouldbeused,*TheL7。extrapolationshalbetheloerof：TheresultingL70timeOR6XtheLM80testtimeeg6,000hoursofLM-80testdatathenL7Dm36.000hoursWith

7、100。hoursofLM-80testdatathenL7Qs100.000hours.首先我們得對每一組里面相同測試時間點里的每一個規(guī)范化數(shù)據(jù)進行平均。假設(shè)持續(xù)測試時間為T,對于LM806000h數(shù)據(jù)，對于其數(shù)據(jù)集用于曲線擬合的數(shù)據(jù)點應(yīng)該是1000h到6000h,對于少于1000h的數(shù)據(jù)不應(yīng)用于曲線擬合；從6000h到10000h,對于其數(shù)據(jù)集用于曲線擬合的數(shù)據(jù)應(yīng)該是最后5000h的數(shù)據(jù)；對于持續(xù)測試時間大于10000h的數(shù)據(jù)集，在總體測量時間50%自以后的數(shù)據(jù)集都應(yīng)用于曲線擬合，換句話說，在T/2到T之間的數(shù)據(jù)都應(yīng)用于曲線擬合，例如持續(xù)測試時間為11000H,則5500h到11000h的

8、測試數(shù)據(jù)都應(yīng)用于曲線擬合，如果沒有T/2這個節(jié)點的測試數(shù)據(jù)，那么上一個最近時間點的測試數(shù)據(jù)就應(yīng)該包含在用于曲線擬合的數(shù)據(jù)集內(nèi)，如持續(xù)測試時間11000h,每1000h采集一次數(shù)據(jù)，那么用于曲線擬合的數(shù)據(jù)集應(yīng)為5000h到11000h。4、曲線擬合方法TM-21MathematicalAlgorithmD.7a*TM-21EK4J¥tpl»LLa>6)=Majorchanges:1Bt&mnaddedtosimplee.on6ntialrrM制Least-sqjaresfitofdatastartingat1000rtoursi6Khrdataset*Lea$t

9、-square&fitofdatausing5,000hoursi7K-1DKdataset)LOWJ«G史必7M-6XextrapolatlOhlimellmilHuuitLED隨時間的光衰對各數(shù)據(jù)采集時間點的數(shù)據(jù)的平均值按照指數(shù)最小二乘法進行曲線擬合。減可以用e指數(shù)關(guān)系表示()(t)=Bexp(-at),()(t)為歸一化的光通維持率，t為持續(xù)測試的時間，B為最小二乘法曲線擬合派生出的初始化常數(shù)，a為最小二乘法曲線擬合派生出的衰退系數(shù)。LED光衰至初始光通量70%所用時間的推算公式為(光衰減e指數(shù)關(guān)系兩邊同時取ln)：當a>0時，指數(shù)擬合曲線會衰減至零，L70為正值

10、；當a<0時，指數(shù)擬合曲線會隨著時間的增加而增加，L70為負值。當L70值落在測試LM80持續(xù)測試時間內(nèi)的某一個時間節(jié)點時，則L70值應(yīng)為通過最接近于該點的兩個測試節(jié)點之間的線性插值獲得，且該值的優(yōu)先級高于通過以上公式預(yù)測獲得的值。卜面就以億光5630B2700K/150mA/85C下的LM80測試數(shù)據(jù)為例進行曲線擬合說明:LM80測試數(shù)據(jù)如下:NoOHr,OHrIumpnOHr.LM1,00QgpM%£CWHryRhl%3,Q0GHr5.UM%4000Hr5lM%S.OOQrtslG.DOOHr.pM%134793473510000%500%?a26%9755%9669%96

11、16%9375%23.4795427100.00%960%蛇15%97.30%9611%35.72%9336%33.51434.6711CO.OO%96.71%57.94%96.74%957E%948%92.27%4353134D9O10C00%9880%S7BB%9679%9&E2%9342%9102%53.52134.599IC0.00%9878%96.!7%97.E4%9606%953%9276%G3.47134.5141CO.OOHA7.92%97B7%45%95.38%9505%13便34.13100.00%99.07%9811%97.70%9672%94.74%835353

12、4D2010000%9903%加08%9701%y567%9364%SilM%93.50834.519100.00%9697%96.19%97A4%96就E96.64%9495%10350735425100.00,98.71%阻07%97.53%9634%95.17%92.67%113.53735有100.00%9933%89%10%9707%96.01%93.J7%123513497S100.MK9667%SS25%9710%9576%966%9294%133.47034270100.00%96.52%97.40%加76%9466%931%9121%143.5083d,958100.00%9

13、6.72%se19%97.55%96d4%96.03%93.53%1534803531410000%9907%9S64%97SB%9645%9551%929254163.4CC34.336100.00%9695%90.33%97.75%9658%95.67%9330%173.50034.56S100,0(3%9868，羽00%97.99%96皖先9559%93.27%183曲州746100.00%9900%納34%9796%9681%9667%94.21%1935333466710000%9928%9S82%9S16%97IS%9657%9406%203.51333.95G100.00%98e

14、a%98.3%$772%騙78%96.(56%9430%Ayg.3就034,517WCQQH熊WR97.43%9636%95.46%93.04%Min345433956IDO00%9652%0740%9576%9465%9042%9102%Mdx.3.5373542s100.00%9933，96.89%16%9718%96.67%分95%Med3.50734.543100,00%9889%96.19%"57%9644%95,63%93.15%StDev.0.0260.430C.0000002D.0G3口0060.DD60.0100.010我們可以在matlab中使用cftool命令對

15、所獲得白數(shù)據(jù)進行e指數(shù)擬合，程序如下：x=100020003000400050006000;y=0.98900.98210.97430.96350.95460.9304;cftool;運行程序，會彈出曲線擬合工具界面，點data讀入x值、y值，creatdataset,將各測試點數(shù)據(jù)讀入圖中Qi二5EFliunciTerai|R.|卿,InVik114raAiifwMdtrnmlmildiUil/ynM馬修/編。門訕怕飛3乂g*(苧下但仲*RsNti彳“，1.，09Er-DST'D96-0p-。蛔-093I*IiiiiiIaiAI1的口i&uo?4q，的ogong75g.too

16、n4加口砧期MQO點fitting,在typeoffit下選擇Exponential，點擊a*exp(b*x),點擊apply,可得出a值和b值以及擬合曲線。從而我們可得出我中的B=1.005,a=1.139e-005,帶入可算出L70為31752H,我們可近似認為可以達到32000h的壽命，與LM80報告中的推算值一致。5、結(jié)果的修正修正系數(shù)為n,總測試時間為T,L70為推測壽命10-19pcs樣品20pcs及以上樣品修正系數(shù)為n=5.5;修正系數(shù)為n=6;當0<L70<n*T時當L70>n*T時當L70<0時最后表述預(yù)測結(jié)果為實際推測值L70;最后表述預(yù)測結(jié)果為實際

17、推測值n*T;最后表述預(yù)測結(jié)果為n*T,并且任何測試時間外的的推算值都歸為最近測試點的值。綜上，那么億光5630B2700K/150mA/85C下的壽命推測值為32000h,符合0<L70<n*T的條件(20pcs樣品，n*T應(yīng)為36000h),那么我們可以表述此條件下5630的壽命為32000h。6、溫度插值計算當實際使用溫度與LM80報告中的測試溫度(55C、85c或生產(chǎn)廠家指定的第三個溫度)不同時，可采用下列方法來預(yù)測壽命，運行條件因相同或降低(如驅(qū)動電流)。插值前提：Ts1<Ts<Ts2其中Ts1為LM80報告中相對于實際使用溫度較低的測試值，Ts2為報告中相對

18、于實際使用溫度較高的測試值。關(guān)于衰退系數(shù)我們引入阿列紐斯方程，a=adfexp(-Ea/KTs)其中a為衰退系數(shù)，a。為衰退常數(shù)，If為驅(qū)動電流，Ea為材料激活能(ev),K為波爾茨曼常數(shù)(8.62x10-5ev/K),Ts為實際使用焊盤溫度(單位為K)。對于相同電流下(或降低)實際使用溫度介于Ts1和Ts2之間，我們需要通過如下溫度插值法來推算光通維持壽命，其中a1為Ts1溫度下的衰退系數(shù)，a2為Ts2溫度下的衰退系數(shù)(可直接由曲線擬合派生出):首先我們得算出Ts1和Ts2之間的實際使用溫度下的衰退系數(shù)as：a1=a°Ifexp(-Ea/KTs1)a2=a°Ifexp(-Ea/KTs2)由上面兩式兩邊同時取ln,再相減，我們可以得出Ea/K=(lna1-lna2)/(1/Ts2-1/Ts1),再代入a1和Ts1(a2和Ts2也可)得：a0lf=a1*exp(Ea/KTs1)綜上，我們可以計算出Ts溫度下的衰退系數(shù)：as=a1*exp(Ea/KTS1)*exp(lna2-lna1)/(Ts*(1/Ts2-1/Ts1)關(guān)于初始化常數(shù)Bs"(B1*B2)其中B1為較低溫度Ts1的擬合初始化常數(shù)，B2為較高溫度Ts2的擬合初始化常數(shù)"0=將Bs、a