1、关于 TM21 LED 寿命推算方法1、基础知识IES LM-80-08 是用于测量 LED 光源光通维持率的方法，被广泛用于描述 LED 的光衰特性，LED 器件生产厂家提供的 LM-80-08 测试报告（ES 认可的测试机构测试）采用的数据都来至于持续测试 6000h 或更多时间内的测试数据，然而对于被测产品 LM-80-08 并没有很好的定义对于收集到的数据，如何被实际用于确定 LED 的有效寿命。TM-21 是 Energy Star 标准的技术备忘，补充了根据 LM-80-08 测试过程中获得的数据，来进行超出老化时间的寿命推算的方法。额定光通维持寿命是指 LED 光源的光输出相对于
2、初始光输出达到某一给定百分比所经过的运行时间，这个值被定义为 Lp，p 为给定的百分比值，业界常用 LED 光输出下降至初始光输出的 70%所经过的时间来定义 LED 的寿命，LED 达到其额定光通维持寿命取决于很多变量，包括运行温度、驱动电流、产品结构的设计和材料特性。2、样品规模及测试数据采集 对于从 LM80 报告中获得的所有针对某一特定产品的壳温、驱动电流等数据，都应用于流明维持寿命推算，推荐的样品规模集最小为 20 pcs，并可以在流明维持寿命推算中，相对于寿命测试持续时间，LED 推算寿命最大不超过 6 倍测试时间。任何样品规模的改变都将导致不确定度及流明维持寿命推算的时间间隔的改
3、变，对于样品规模为 1019pcs 的情况，LED 推算寿命最大不超过 5.5 倍测试时间。不支持样品规模小于 10pcs 的寿命推算。从目前各厂家提供的 LM80 报告来看，样品规模多为 20 pcs 或 25 pcs。目前 LM80 6000h 报告中数据的采集时间间隔多为 1000h，且很多厂家持续测试时间已超 6000H，超 6000H 的附加测量可以提高流明维持寿命推算的准确性。3、流明维持寿命推算方法目前 LM80 报告中采用最多的是对采集到的数据进行曲线拟合，以推算光通维持率衰减至 70%所经历的时间，这个时间就是 LED 的流明维持寿命。同样的曲线拟合方法，可以用来推算未来某个
4、时间节点的光通量。对于 LM80 报告中每一组被测单元所采集的温度及驱动电流数据，都应单独用该方法进行曲线拟合。首先我们得对每一组里面相同测试时间点里的每一个规范化数据进行平均。假设持续测试时间为 T，对于 LM80 6000h 数据，对于其数据集用于曲线拟合的数据点应该是 1000h 到6000h，对于少于 1000h 的数据不应用于曲线拟合；从 6000h 到 10000h，对于其数据集用于曲线拟合的数据应该是最后 5000h 的数据；对于持续测试时间大于 10000h 的数据集，在总体测量时间 50%点以后的数据集都应用于曲线拟合，换句话说，在 T/2 到 T 之间的数据都应用于曲线拟合
5、，例如持续测试时间为 11000H，则 5500h 到 11000h 的测试数据都应用于曲线拟合，如果没有 T/2 这个节点的测试数据，那么上一个最近时间点的测试数据就应该包含在用于曲线拟合的数据集内，如持续测试时间 11000h，每 1000h 采集一次数据，那么用于曲线拟合的数据集应为 5000h 到 11000h。4、曲线拟合方法对各数据采集时间点的数据的平均值按照指数最小二乘法进行曲线拟合。LED 随时间的光衰减可以用 e 指数关系表示 （t）=Bexp（-at） ，（t）为归一化的光通维持率，t 为持续测试的时间，B 为最小二乘法曲线拟合派生出的初始化常数，a 为最小二乘法曲线拟合派
6、生出的衰退系数。LED 光衰至初始光通量 70%所用时间的推算公式为（光衰减 e 指数关系两边同时取ln）：当 a0 时，指数拟合曲线会衰减至零，L70 为正值；当 an*T 时 最后表述预测结果为实际推测值 n*T；当 L700 时 最后表述预测结果为 n*T，并且任何测试时间外的的推算值都归 为最近测试点的值。综上，那么亿光 5630B 2700K/150mA/85下的寿命推测值为 32000h，符合 0L70n*T 的条件（20pcs 样品，n*T 应为 36000h） ，那么我们可以表述此条件下 5630 的寿命为32000h。6、温度插值计算当实际使用温度与 LM80 报告中的测试温
7、度（55、85或生产厂家指定的第三个温度）不同时，可采用下列方法来预测寿命，运行条件因相同或降低（如驱动电流） 。插值前提：Ts1TsTs2其中 Ts1 为 LM80 报告中相对于实际使用温度较低的测试值，Ts2 为报告中相对于实际使用温度较高的测试值。关于衰退系数我们引入阿列纽斯方程，a=a0Ifexp（-Ea/KTs）其中 a 为衰退系数，a 0为衰退常数，I f为驱动电流，Ea 为材料激活能（ev） ，K 为波尔茨曼常数（8.62x10 -5ev/K） ，Ts 为实际使用焊盘温度（单位为 K） 。对于相同电流下（或降低）实际使用温度介于 Ts1 和 Ts2 之间，我们需要通过如下温度插值
8、法来推算光通维持寿命，其中 a1 为 Ts1 温度下的衰退系数，a2 为 Ts2 温度下的衰退系数(可直接由曲线拟合派生出)：首先我们得算出 Ts1 和 Ts2 之间的实际使用温度下的衰退系数 as：a1= a0Ifexp（-Ea/KTs1）a2= a0Ifexp（-Ea/KTs2）由上面两式两边同时取 ln，再相减，我们可以得出 Ea/K=(ln a1-ln a2)/(1/Ts2-1/Ts1)，再代入 a1 和 Ts1（a2 和 Ts2 也可）得：a0If=a1*exp（Ea/KTs1）综上，我们可以计算出 Ts 温度下的衰退系数：as=a1*exp（Ea/KTS1）*exp（(ln a2-
9、ln a1)/（Ts*(1/Ts2-1/Ts1)） ）关于初始化常数Bs=（B1*B2）其中 B1 为较低温度 Ts1 的拟合初始化常数，B2 为较高温度 Ts2 的拟合初始化常数将 Bs、as，代入 可推算出实际使用温度 Ts 下（电流与 LM80 报告相同或更低）的 L70 寿命。同样可以计算出 Ts 温度下时间 t 时的光通量 （t）=Bexp（-at） 。阿列纽斯方程只适用于 a1、a2 均为正数时的 L70 推算，当有一个为正数时，则寿命推算值应为 LM80 报告中某一测试温度下的 L70 值，当两个全部为负时，则寿命应为 6 倍测试时间（对于样品数量为 1019pcs 时为 5.5 倍） 。对于实际使用温度高于 LM80 报告中测试的最高温度时，不能做 L70 推算，对于实际使用温度低于 LM80 报告中较低的测试温度时，应根据 LM80 报告中较低温度的测试数据来推算 L70 的值。陈 小 康2013.12.09深圳市九洲光电科技有限公司
