1、0,工業(yè)和信息化部電子第五研究所 中 國 賽 寶 實 驗 室,穩(wěn)定可靠，普及適用 LED照明產(chǎn)品的可靠性設(shè)計 許少輝,5.LED照明可靠性的發(fā)展趨勢分析,4.開展以可靠性為中心的質(zhì)量提升工程,3.系統(tǒng)可靠性對LED照明產(chǎn)品發(fā)展的作用,1. 引言,2.LED照明產(chǎn)品的構(gòu)成及可靠性現(xiàn)狀,主要內(nèi)容,質(zhì)量與可靠性,一旦產(chǎn)品制造成功后, 傳統(tǒng)質(zhì)量保障功能就完成 (盡管可能還會尋求持續(xù)改進(jìn)等等) 可靠性: 更關(guān)注 “下一步會發(fā)生什么” 三包期限內(nèi)產(chǎn)品的故障率？ 返修率（失效率）是否接收？ 哪些改變能提高產(chǎn)品的可靠性？ （設(shè)計制造安裝運(yùn)行維護(hù)等等） 可靠性的時機(jī) 簡單的問題：質(zhì)量控制解決 復(fù)雜的問題：可靠性

2、工程,質(zhì)量工程和可靠性工程： 關(guān)注的焦點,引入我們的話題,LED照明產(chǎn)品的發(fā)展與可靠性,規(guī)定的條件 亦即使用條件或環(huán)境條件 規(guī)定的期間 亦即產(chǎn)品壽命 規(guī)定的性能/功能 性能或故障的定義,5.LED照明可靠性的發(fā)展趨勢分析,4.開展以可靠性為中心的質(zhì)量提升工程,3.系統(tǒng)可靠性對LED照明產(chǎn)品發(fā)展的作用,1. 引言,2.LED照明產(chǎn)品的構(gòu)成及可靠性現(xiàn)狀,主要內(nèi)容,2.1 LED照明產(chǎn)品的構(gòu)成未來的LED照明，將更加的豐富多彩和超越想象,第三層 光源裝置,第二層 控制系統(tǒng),第一層 驅(qū)動電源,2.2 LED照明產(chǎn)品可靠性現(xiàn)狀,1) 總的說來不容樂觀,LED照明產(chǎn)品的核心產(chǎn)品， 如驅(qū)動電源、光源模組等產(chǎn)

3、品 可靠性不受關(guān)注 1）國家也沒有強(qiáng)制 2）對于可靠性的認(rèn)知存在誤區(qū) POF？SR？ 3）多數(shù)沒有進(jìn)行切實有效的可靠性評價,如規(guī)定LED壽命為30000h。 看似6年（假定商業(yè)照明的平均極限：12h/d），能滿足需要嗎？ 據(jù)此要求計算（按指數(shù)分布計算）， 1) 使用1年：將有約10的產(chǎn)品失效 2) 使用3年，累積失效約30% 3) 年平均故障率約為10.5%/年， 6年的時候，將會累積有63.2的產(chǎn)品失效！ 4) 迫切需要有可靠性指標(biāo)的產(chǎn)品壽命，而不是MTBF ！,2) 可靠性的認(rèn)知誤區(qū),LED產(chǎn)品壽命的解讀,正確的認(rèn)識和理解產(chǎn)品的壽命(MTBF/MTTF),有可靠度指標(biāo)的產(chǎn)品壽命，更加有意義

4、！,3) 從設(shè)計導(dǎo)向看,大部分企業(yè)注重功能和外形的設(shè)計， 忽視可靠性、環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計。 大部分考核僅對性能和安全性進(jìn)行 對可靠性和環(huán)境適應(yīng)性要求不高。 習(xí)慣于出現(xiàn)故障后維修 大量的維修隊伍,5.LED照明可靠性的發(fā)展趨勢分析,4.開展以可靠性為中心的質(zhì)量提升工程,3.系統(tǒng)可靠性對LED照明產(chǎn)品發(fā)展的作用,1. 引言,2.LED照明產(chǎn)品的構(gòu)成及可靠性現(xiàn)狀,主要內(nèi)容,LED照明產(chǎn)品在發(fā)展中的阻力最重要的是可用性和穩(wěn)定性，其核心就是可靠性。 高的故障率和維修率是突出表現(xiàn)，使得產(chǎn)品在總體上不省錢！,14,1. 企業(yè)老板的困惑,為什么有的產(chǎn)品出廠前100%檢驗合格，而一年后，返修率卻高達(dá)10%甚至20

5、%。別人的產(chǎn)品卻只有5%甚至1或者更低？,3.1. LED照明產(chǎn)品的可靠性高低決定了產(chǎn)品返修率和合格率的高低,老板的困惑,三年，五年，十年包換？ 能否達(dá)到？ 如何達(dá)到？ 如何更好？,用可靠性工程來回答,LED照明產(chǎn)品,15,可靠度？ 用戶要求？ 產(chǎn)品返修率？ 客戶滿意度？ 是否愿意主動更換LED？,R(t)可靠度，越大越好 t任務(wù)時間，客戶要求的時間 失效率，越小越好,減小失效率 就要實施可靠性工程,釋疑,可靠性設(shè)計、可靠性預(yù)計、FMEA 、FTA、FRACAS、因果樹、排列圖、直方圖,低價格就有竟?fàn)幜幔?為什么許多媽媽寧可去外國買貴奶粉，也不買國產(chǎn)的便宜的奶粉？高質(zhì)量的產(chǎn)品是低成本的！總體

6、上省錢 低質(zhì)量的產(chǎn)品將最終以更大代價來彌補(bǔ),品牌的核心是什么？廣告？ 誠信、質(zhì)量、可靠性。,反 思,3.2. 提高產(chǎn)品的可靠性是降低企業(yè)成本的重要途徑,高質(zhì)量和高可靠的產(chǎn)品是低成本的！,為什么目前LED示范工程沒有很好示范效應(yīng)？ 派出大量的人力/物力去巡查？維修？,系統(tǒng)可靠性設(shè)計理念，可能比追求LED器件、電源本身的可靠性更顯得重要！,質(zhì)量/可靠性與壽命周期費用（傳統(tǒng)觀點）,費用,質(zhì)量、可靠性,不考慮產(chǎn)品全生命周期費用 質(zhì)量/可靠性與費用：平衡點,質(zhì)量/可靠性與壽命周期費用（現(xiàn)代觀點）,費用,質(zhì)量、可靠性,可靠的產(chǎn)品， 總體上最省錢！,提高產(chǎn)品的可靠性 是降低企業(yè)成本的重要途徑,3.3. 高可

7、靠的產(chǎn)品是消費者的訴求,顧客最關(guān)心的，是產(chǎn)品在購買使用一段時間后，是否還能正常使用，這恰恰就是可靠性要回答的問題。,LED照明是一個復(fù)雜系統(tǒng)，融合了多類產(chǎn)品，應(yīng)用也很多，要讓消費者接受，易用還要耐用，這是一個挑戰(zhàn)！ 減少維修/免維修這就是可靠性。,蘋果公司產(chǎn)品的可靠性給LED帶來的啟示,1年2年合約計劃 （產(chǎn)品在合約期限內(nèi)， 確保出現(xiàn)失效產(chǎn)品的風(fēng)險可接受） 幾乎可以保證全新的替換產(chǎn)品,1年內(nèi)免費維修： （多數(shù)是替換性維修）,符合全球的安全標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行 良好的用戶體驗,良好的產(chǎn)品改進(jìn) 缺陷改進(jìn)系統(tǒng) 改進(jìn)和推出下一代產(chǎn)品,iPhone 4S,iPhone 250小時 iPhone 3G -

8、 300 小時 iPhone 3GS - 300 小時 iPhone 4 - 300 小時 iPhone 4S - 200 小時 蘋果iOS 5推出之后不久，立即有很多用戶抱怨： 此系統(tǒng)的iPhone 4S電池消耗速度極快，即便是在待機(jī)狀態(tài)下。 蘋果承認(rèn)問題的存在，表示更新iOS 5將解決這一問題,根源：可靠性問題 不能達(dá)到 預(yù)期工作時間,3.4. 高可靠是企業(yè)形象和信譽(yù)的要求,品牌的核心是質(zhì)量，高質(zhì)量的產(chǎn)品必然具有高的可靠性，會贏得消費者的信賴和喜愛，逐漸形成良好的口碑，樹立品牌形象，獲得更強(qiáng)的市場競爭力。 質(zhì)量是企業(yè)的信譽(yù)和生命，它直接決定了企業(yè)的形象和生存空間。,3.5.高可靠、高質(zhì)量是

9、企業(yè)由小到大、由大到強(qiáng)的必經(jīng)之路，是轉(zhuǎn)型升級的重要著力點,國外LED知名公司最近的發(fā)力說明了這一點 國內(nèi)眾多企業(yè)面臨的困境說明了這一點 同功能LED產(chǎn)品的不同價值 產(chǎn)業(yè)由小到大，由大到強(qiáng)的發(fā)展必須經(jīng)歷質(zhì)量革命,5.LED照明可靠性的發(fā)展趨勢分析,4.開展以可靠性為中心的質(zhì)量提升工程,3.系統(tǒng)可靠性對LED照明產(chǎn)品發(fā)展的作用,1. 引言,2.LED照明產(chǎn)品的構(gòu)成及可靠性現(xiàn)狀,主要內(nèi)容,28,4.1 以可靠性為中心的質(zhì)量管理工程的技術(shù)內(nèi)容,4.2 可靠性設(shè)計：目標(biāo)要求設(shè)計評審評價確認(rèn),研發(fā)階段是整個可靠性工作的重點,建立研發(fā)可靠性責(zé)任制,RCM的持續(xù)改進(jìn),4.3 對企業(yè)管理層的建議,1、企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)要

10、重視和支持質(zhì)量管理工作，把可靠性工作放在重要位置；,樹立現(xiàn)代質(zhì)量觀 改變研發(fā)人員和質(zhì)量人員“救火”的狀態(tài),2、企業(yè)管理層認(rèn)識到“設(shè)計質(zhì)量”對產(chǎn)品固有質(zhì)量的影響是至關(guān)重要的，注重開發(fā)階段并投入大量人力物力提高設(shè)計質(zhì)量，以保證質(zhì)量問題在“源頭”得到根本解決。,4.4 技術(shù)層面的建議,1) 可靠性設(shè)計技術(shù) 2) 零部件和系統(tǒng)管理 3) 加強(qiáng)工藝/過程的控制 4) 加強(qiáng)LED照明設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計 5) 系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)累積/追溯數(shù)據(jù),1) 可靠性設(shè)計技術(shù),1 使用因素 2 應(yīng)力強(qiáng)度分析 3 設(shè)計失效模式影響分析 4 設(shè)計的失效模式影響及嚴(yán)酷度分析 5 設(shè)計中故障樹分析 6 容差和最差情形分析 7 健

11、壯設(shè)計 8 人因可靠性 9 X設(shè)計,2) 零部件和系統(tǒng)管理,1零部件選擇 2材料的選擇和控制 3降額的方法和原則 4建立規(guī)范,加強(qiáng)元器件采購的質(zhì)量控制，有效抵制假冒和偽劣元器件,僅9月份，通過DPA技術(shù)共剔除假冒、翻新元器件、IC共35型號批次，占企業(yè)委托我所實驗室進(jìn)行DPA總數(shù)的27.1。 通過失效分析（FA）發(fā)現(xiàn)了有15個委托失效分析的元器件、IC是假冒、翻新品，占9月份企業(yè)委托我所實驗室進(jìn)行失效分析總數(shù)的27.3%。 兩項平均為27.2%。,利用失效分析技術(shù)和DPA技術(shù)對假冒元器件進(jìn)行鑒別,利用我們的假冒元器件鑒別技術(shù)鑒別出來的假冒元器件,3). 加強(qiáng)工藝/過程控制主要ESD、潮敏和裝配

12、工藝管控,大量電路板未經(jīng)使用就出現(xiàn)故障，經(jīng)分析是元器件和電路分層。,以下是聲學(xué)掃描顯微鏡下看到的分層現(xiàn)象,4）加強(qiáng)LED照明設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計,對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性預(yù)計和故障模式及影響后果分析（FMECA），建立FRACAS系統(tǒng)，對故障進(jìn)行根源分析RCA/RCFA, 提高設(shè)計水平,5）系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)累積/追溯數(shù)據(jù),43,總之，產(chǎn)品質(zhì)量是設(shè)計進(jìn)去的，生產(chǎn)和管理出來的。 & 加強(qiáng)設(shè)計人員的可靠性培訓(xùn)，將可靠性設(shè)計進(jìn)產(chǎn)品； & 強(qiáng)化可靠性審查和組織保證；& 采用先進(jìn)的工具和手段；& 不可為可靠性而可靠性！質(zhì)量管理必須從設(shè)計階段開展可靠性工作，只有全過程階段開展可靠性工作，抓產(chǎn)品質(zhì)量才抓住了源頭。 可靠

13、性設(shè)計問題是重中之重，是解決系統(tǒng)可靠性的重要抓手,5.LED照明產(chǎn)品可靠性的發(fā)展趨勢分析,4.開展以可靠性為中心的質(zhì)量提升工程,3.系統(tǒng)可靠性對LED照明產(chǎn)品發(fā)展的作用,1. 引言,2.LED照明產(chǎn)品的構(gòu)成及可靠性現(xiàn)狀,主要內(nèi)容,LED智能/智慧照明的控制軟件,LED照明產(chǎn)品規(guī)模巨大，關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，系統(tǒng)軟件可能越來越復(fù)雜,1.軟件的可靠保障是未來LED照明產(chǎn)品可靠性的保障,軟件可靠性問題日益重要，能有效的監(jiān)控和管理產(chǎn)品的降額使用，可靠性管理，可靠性監(jiān)控等等，它將影響系統(tǒng)的功能、可靠性、安全、兼容性等。,2. LED照明產(chǎn)品的可靠性與性能的一體化設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計的大趨勢。,從只追求產(chǎn)品性能轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)調(diào)產(chǎn)

14、品的可靠性及維修成本，把可靠性要求與性能要求同等看待。 -未來產(chǎn)品設(shè)計的趨勢,核心思想,在產(chǎn)品開發(fā)階段要盡早考慮和構(gòu)造可靠性。 將可靠性和性能一樣 設(shè)計到產(chǎn)品中去。 3. 可靠性同性能一并考核,3 可靠性工程的發(fā)展無維修使用期(MFOP),在國際上早在1995年對傳統(tǒng)的可靠性定義提出了質(zhì)疑，在歐洲開始用無維修使用期(MFOP)取代原先的MTBF。 當(dāng)前國際上興起在可靠工程中推行失效物理方法的新潮流，目的是設(shè)計出不存在隨機(jī)失效的產(chǎn)品。同時，從故障修理轉(zhuǎn)換到計劃預(yù)防維修。,無維修使用期(MFOP),要做到“無維修使用期”必須作好如下兩項工作： 一是改變可靠性設(shè)計思路：以自下而上的可靠性設(shè)計方法，取代采用MTBF進(jìn)行自上而下分配方法。 二是改變可靠性工程工作方法：必須把人力、精力集中于產(chǎn)品研發(fā)早期階段。,4. 以系統(tǒng)可靠性工程的觀點重新審視,系統(tǒng)可靠性工程/系統(tǒng)可信性工程是LED照明產(chǎn)品可靠性工作的重要發(fā)展方向之一 系統(tǒng)可靠性工程對LED照明產(chǎn)品有著重要的現(xiàn)實意義，并顯得日益重要 失效機(jī)理POF