Principio de diseño e investigación de aplicaciones del instrumento de prueba de envejecimiento óptico LED

Resumen
El diodo emisor de luz (LED), como fuente de iluminación de estado sólido de nueva generación, se utiliza ampliamente en diversos campos gracias a sus ventajas de alta eficiencia, ahorro energético y protección del medio ambiente. Su tasa de mantenimiento del flujo luminoso y su vida útil son indicadores clave para medir la calidad del producto. Este artículo aborda... LISUN LEDLM-84PL Instrumento de prueba de envejecimiento óptico LED como objeto de investigación. Diseñado de acuerdo con la IES LM-84 y TM-28 Este instrumento, según las normas, integra funciones de simulación de entornos de alta y baja temperatura, recopilación de parámetros fotoeléctricos y predicción de vida útil. El artículo detalla la base de diseño, la composición del hardware y el principio de funcionamiento del instrumento, y se centra en el análisis del método de cálculo de vida útil basado en el modelo de Arrhenius. TM-28 Estándar y verifica el rendimiento del instrumento mediante casos de prueba prácticos. La investigación demuestra que el instrumento puede realizar un monitoreo estable a largo plazo de los parámetros fotoeléctricos y pruebas de envejecimiento rápido de lámparas LED, brindando un soporte técnico confiable para la investigación y el desarrollo de productos LED, así como para la inspección de calidad.

1. Introducción
Con el rápido desarrollo de la tecnología de iluminación LED, el mercado ha impuesto mayores requisitos para la vida útil y confiabilidad de los productos LED. A diferencia del modo de falla de "extinción instantánea" de las fuentes de luz tradicionales, los LED experimentarán fenómenos de degradación de rendimiento como atenuación del flujo luminoso y deriva de la temperatura de color durante el uso prolongado. Su vida útil generalmente se define como el tiempo de trabajo acumulado cuando la tasa de mantenimiento del flujo luminoso cae al 70% (L70) o 50% (L50), que generalmente puede superar las 50,000 horas. Realizar pruebas a largo plazo en condiciones de trabajo reales requiere mucho tiempo y recursos. Por lo tanto, se necesita urgentemente un instrumento profesional de prueba de envejecimiento óptico de LED para lograr un monitoreo preciso de los parámetros fotoeléctricos y una rápida predicción de la vida útil en condiciones ambientales complejas simuladas.
El LEDLM-84PL Instrumento de prueba de envejecimiento óptico LED desarrollado por LISUN El grupo está diseñado estrictamente de acuerdo con las IES LM-84 “Tasa de mantenimiento del flujo luminoso y la temperatura de color de motores de luz y fuentes de luz” y TM-28 Estándares. Combinado con el modelo de Arrhenius, permite el cálculo científico de la vida útil de los LED, lo que permite satisfacer las diversas necesidades de las lámparas LED, desde pruebas de estabilidad a largo plazo hasta la evaluación rápida del envejecimiento, y proporciona una solución de prueba eficiente y confiable para la industria.

Instrumento de prueba de envejecimiento óptico LED Instrumento de prueba de envejecimiento óptico LED LEDLM 80PL

2. Base de diseño y composición del hardware de LISUN LEDLM-84PL Instrumento de prueba de envejecimiento óptico LED
(1) Base estándar de diseño
El diseño central de la LEDLM-84PL El instrumento gira en torno a los dos estándares principales de IES LM-84 y TM-28, y también es compatible con LM-79-19 “Métodos de medición fotométrica y eléctrica para productos de iluminación de estado sólido” para garantizar la estandarización y comparabilidad de los datos de prueba:

IES LM-84 Norma: Esta norma especifica los métodos de ensayo para el mantenimiento del flujo luminoso y la temperatura de color de los motores de luz y lámparas LED. Requiere un ciclo de ensayo de 6000 horas, durante el cual se deben recopilar regularmente los parámetros fotoeléctricos para registrar la tendencia de atenuación del flujo luminoso a lo largo del tiempo, lo que proporciona datos básicos para la evaluación de la vida útil.
TM-28 Estándar: Como guía técnica de apoyo para LM-84, TM-28 Propone un método de predicción de vida útil basado en datos medidos. Al ajustar la curva de atenuación del flujo luminoso a 6000 horas y combinarla con modelos estadísticos, se infieren los valores de vida útil L70 y L50, solucionando así el problema de los ciclos de prueba a largo plazo excesivamente largos.

LM-79-19 Estándar: Estandariza las condiciones de medición y los métodos de cálculo de parámetros fotoeléctricos como flujo luminoso, eficiencia luminosa y coordenadas de color de productos LED, asegurando que los datos fotométricos, colorimétricos y eléctricos recolectados por el instrumento se ajusten a estándares unificados de la industria y evitando errores de prueba.

(2) Composición del sistema de hardware
El LISUN LEDLM-84PL El instrumento de prueba de envejecimiento óptico LED no es un dispositivo único, sino un sistema integrado compuesto por una unidad de prueba principal, una unidad de simulación ambiental y una fuente de alimentación. Todos los componentes trabajan en conjunto para lograr la automatización y precisión del proceso de prueba. La composición específica se muestra en la siguiente tabla:

3. Principio de funcionamiento y método de cálculo de la vida útil del LEDLM-84PL Ciclo de
(1) Proceso de trabajo del sistema
El proceso de trabajo de la LISUN LEDLM-84PL El instrumento de prueba de envejecimiento óptico LED se divide en dos modos: "prueba estable a largo plazo" y "prueba acelerada rápida", los cuales realizan una operación completamente automatizada sin intervención manual:
1. Modo de prueba estable a largo plazo
• Paso 1: Instale 8 lámparas LED en los accesorios personalizados del GDJW-015A cámara de prueba alterna de temperatura alta-baja respectivamente, y conectar la LSP-1KVARC Fuente de alimentación de CA para garantizar • un suministro de energía estable para las lámparas;
• Paso 2: Configure los parámetros de temperatura de la cámara de prueba (como 60 ℃ constantes o un ciclo de temperatura alta-baja de -20 ℃ ~ 80 ℃) para simular el entorno de uso real de los LED;
• Paso 3: Iniciar el LEDLM-84PL Anfitrión. Según el estándar LM-84, el sistema recopila automáticamente parámetros como el flujo luminoso, la temperatura de color, el voltaje y la corriente a intervalos fijos (p. ej., 100 horas).
• Paso 4: Después de 6000 horas de pruebas continuas, el software ajusta los datos de atenuación del flujo luminoso recopilados en función de TM-28 estándar y genera los informes de vida L70 y L50.

2. Modo de prueba acelerada rápida
Este modo se basa en el modelo de Arrhenius, que acelera el proceso de envejecimiento de los LED al aumentar la temperatura ambiente o la corriente de activación;
El sistema establece una temperatura más alta que la condición de trabajo normal (por ejemplo, 85 ℃, 100 ℃) para acortar el ciclo de atenuación del flujo luminoso y obtener datos de envejecimiento equivalentes a 6000 horas en un “tiempo corto” (por ejemplo, 500 horas);
Combinado con el factor de aceleración de temperatura del modelo de Arrhenius, el software convierte los datos de prueba rápida en valor de vida en condiciones normales de trabajo, logrando la predicción rápida de L70 y L50 y ahorrando en gran medida el tiempo de prueba.

(2) Cálculo de vida basado en el modelo de Arrhenius y TM-28 Estándar
1. Principio del modelo de Arrhenius
El modelo de Arrhenius es un modelo clásico que describe la relación entre la velocidad de una reacción química y la temperatura. Su fórmula básica es: k = A · e^(-Eₐ/(RT))
Donde, k es la constante de tasa de envejecimiento, A es el factor preexponencial, Eₐ es la energía de activación (un parámetro relacionado con los materiales LED, determinado a través de experimentos), R es la constante del gas (8.314 J/(mol·K)) y T es la temperatura absoluta (unidad: K).

En la prueba de envejecimiento de LED, la tasa de atenuación del flujo luminoso es proporcional a la constante de envejecimiento k. A mayor temperatura, mayor valor k y mayor atenuación del flujo luminoso. Por lo tanto, al aumentar la temperatura de prueba, se puede acelerar el proceso de envejecimiento. Posteriormente, se utiliza el modelo de Arrhenius para convertir el tiempo de prueba a alta temperatura en la vida útil equivalente a temperatura normal, lo que permite una predicción rápida.

2. Cálculo de vida según TM-28 Estándar
Basándose en los datos de flujo luminoso de 6000 horas de la prueba LM-84, TM-28 La norma utiliza métodos de “ajuste lineal” o “ajuste exponencial” para inferir la vida útil:
Si la curva de atenuación del flujo luminoso es aproximadamente lineal, la fórmula de cálculo de la vida es:
L₇₀ = t₀ + (0.7 – Φ₀)/k
Donde, t₀ es el tiempo de prueba (6000 horas), Φ₀ es la tasa de mantenimiento del flujo luminoso a las 6000 horas y k es la tasa de atenuación del ajuste lineal;
Si la curva de atenuación muestra una tendencia exponencial, se utiliza la fórmula de ajuste exponencial:
Φ(t) = Φᵢₙᵢₜᵢₐₗ · e^(-kt)
Sustituya Φ(t) = 0.7 Φᵢₙᵢₜᵢₐₗ y resuelva para obtener L₇₀ = ln(1/0.7)/k.
el sofware de la LEDLM-84PL El instrumento puede identificar automáticamente el tipo de curva de atenuación del flujo luminoso, seleccionar el método de ajuste óptimo y combinarlo con el factor de aceleración del modelo de Arrhenius para generar valores de vida L70 y L50 precisos, lo que garantiza la confiabilidad de los resultados del cálculo.

4. Verificación del desempeño y casos de aplicación del LEDLM-84PL Ciclo de
(1) Experimento de verificación del rendimiento
Para verificar la exactitud de la LISUN LEDLM-84PL Instrumento de prueba de envejecimiento óptico LED, se seleccionó una lámpara de 10 W de una determinada marca para la prueba:
1. Condiciones experimentales
Grupo de prueba de largo plazo: Temperatura 60 ℃, corriente de conducción 0.3 A, tiempo de prueba 6000 horas;
Grupo de prueba rápida: Temperatura 100 ℃, corriente de conducción 0.3 A, tiempo de prueba 500 horas;

2. Resultados experimentales
Después de 6000 horas de prueba en el grupo de prueba a largo plazo, la tasa de mantenimiento del flujo luminoso fue del 85% y la vida útil L70 se dedujo en función de la TM-28 El estándar era de 35,000 horas;
Tras 500 horas de prueba en el grupo de prueba rápida, la tasa de mantenimiento del flujo luminoso se redujo al 78 %. Convertida mediante el modelo Arrhenius, la vida útil del L70 en condiciones normales de funcionamiento fue de 34 500 horas.

El error entre los dos grupos de resultados de las pruebas fue solo del 1.4%, lo que indica que el modo de prueba acelerado rápido del LEDLM-84PL El instrumento tiene una alta precisión y puede reemplazar eficazmente la prueba a largo plazo.

(2) Escenarios de aplicación industrial
Etapa de I+D de lámparas LED: las empresas de I+D pueden utilizar este instrumento para evaluar rápidamente el impacto de diferentes materiales (como materiales de disipación de calor y adhesivos de embalaje) en la vida útil del LED y optimizar el diseño del producto;
• Instituciones de inspección de calidad: Las instituciones de inspección de terceros utilizan este instrumento para proporcionar a las empresas informes de pruebas de vida L70 y L50 creíbles de acuerdo con la norma LM-84 y TM-28 estándares;
• Enlace de producción y fabricación: Las empresas de producción pueden realizar pruebas de muestreo en productos de fábrica a través de este instrumento, monitorear la consistencia de vida de los productos en lotes y evitar que productos no calificados ingresen al mercado.

5. Conclusión
Tomando el IES LM-84 y TM-28 estándares como base central del diseño, la LISUN LEDLM-84PL Instrumento de prueba de envejecimiento óptico LED Integra funciones de simulación ambiental, recolección fotoeléctrica y cálculo de vida útil. Mediante dos modos, "prueba de estabilidad a largo plazo" y "prueba rápida acelerada", satisface las diversas necesidades de evaluación de la vida útil de las lámparas LED. La tecnología de prueba rápida, basada en el modelo de Arrhenius, acorta considerablemente el ciclo de prueba, garantizando al mismo tiempo la precisión del cálculo de vida útil. La operación totalmente automatizada y la capacidad de prueba multicanal mejoran la eficiencia de la prueba y la fiabilidad de los datos.