智能LED灯具可靠性测试与评价方法分析

智能 LED灯具可靠性测试与评价方法分析

1傅银佐 2朱敏

浙江立地信息科技有限公司 浙江温州 325000

摘要：随着智能化技术的不断应用，智能灯具在照明行业中获得了诸多发展，本文简要概述了调光类、调色温类以及调颜色类三种智能LED灯具，重点从维持寿命的验证方法对其灯具的可靠性进行测试，通过安全特性提出了对应的评价方法。

关键词：智能LED灯；可靠性测试；智能家居

引言：随着物联网的构建，智能家居逐渐出现在大众的生活中，智能家居中，LED智能灯具日常运用最多，为了使LED智能灯具被更广泛地应用于日常生活中，需要对其可靠性进行测试，并作出科学合理的评价。

1智能LED灯具分类

1.1调光类

调光类灯具对输出端的电流进行控制，使LED灯珠发光强度发生改变，控制输出端电压也有同样的作用。

1.2调色温类

调色温类灯具利用开关切换色温不同的芯片，达到调节色温的效果，此类调色温类的模式类似于将具有不同色温的灯具集成在一个灯具之中，通过切换电源输出进行色温变换。

1.3调颜色类

调颜色类灯具的调色功能是通过切换多色的LED芯片实现的，其切换手段为调光控制器。其与调色温类的灯具最大的差别在于调色累的芯片中有多重颜色包括红、绿、蓝、白等，芯片引脚不同，其所激发的颜色也不同，而色温的调控则利用独立的LED芯片实现。

2智能LED灯具可靠性测试

影响可靠性评估结果的因素众多，其不仅包括温升值、电压电流特点以及产品本身的特性，还包括环境的温度和湿度、供应电源的稳定性以及实验过程等因素，本文从智能LED灯具具备的特性出发，从使用寿命方面对其可靠性进行讨论。

2.1寿命验证

在对智能LED灯具的可靠性进行研究的过程中，灯具的预期寿命是判断其可靠性的重要指标，灯具本身的特性对其寿命具有决定作用，较为传统的测试方法耗时较长，需要花费的成本较高，数据具有重复性，缺乏表征性。使灯具的寿命测试存在困难。目前参照《电子系统及装备可靠性预测和评估的标准方法》以及《失效物理可靠性预计》，按照不同类型的智能LED灯具拥有的表征数据预测其寿命，进而进行灯具的可靠性测试。测试过程中，选取三类智能LED灯具，增加适当条件，选取10个样本进行试验。如果试验选用的LED灯具中应用的芯片拥有LM-80测试报告，则能够采取1000小时间接测试的方法对其寿命进行验证试验。如果试验选用的灯具中含有的LED芯片还没有进行LM-80测试，则需要采取6000小时的间接测试方法对其寿命进行验证^[1]。

2.2测试条件

进行试验的样品应当在灯具制造商要求的工作条件以及工作性能温度下进行，通常温度控制在2℃上下，对灯具能否采用1000小时的间接测试法进行判断，判定指标芯片的温度（ts’）与电流（i=It’）以及试验样品中出现的二次光学材料。实际测试时，需要对不同类型的智能LED灯具实施不同的操作。对于调光类的灯具而言，大部分无线控制类型的灯具需要模拟信号输入，对其调光功能进行把控，在模拟时应当确保其调光速度以及范围符合制造商声明，在其规定条件下落实循环性的信号输出，确保其能够与在允许的调光范围之内重复进行。而机械类型的调光灯具则需要利用模拟操作实施调光测试，为了防止其他因素对测试的数据造成影响，需要将调光的开关与测试环境外接。如果制造商没有声明调光的速度，则将调光速度一律控制在20%/s。对于调色温类型的灯具而言，无论是信号输入类型还是机械类型，都需要依据制造商要求的调整速率实施切换开关的动作。对于调色类型的灯具而言，需要采取切换颜色的方式进行循环试验，对其寿命进行验证，其中，一个循环代表着全功率运作的条件下所有颜色一次变换，一般循环的频率控制在5次/min。无论是1000小时的加速试验方法还是6000小时的普通试验方法，都需要以寿命验证试验为基础，在进行试验时，灯具的种类不同，其添加的模拟操作不同。进行1000小时的加速试验时需要在适当的条件下进行。声称寿命低于或等于25000小时时，其环境温度应当保持在40℃左右，其相对湿度应当维持在60%~70%之间，光通维持率应当大于93%，LED灯具的焊点温度变化应当小于5℃，输入电源后功率的变化应当小于3%，色品漂移应当控制在0.005，故障率为0.1%。声称寿命高于25000小时小于或等于35000小时时，其环境温度应当保持在50℃左右，其相对湿度应当维持在60%~70%之间，光通维持率应当大于94%，LED灯具的焊点温度变化应当小于5℃，输入电源后功率的变化应当小于3%，色品漂移应当控制在0.005，故障率为0.1%。声称寿命高于35000小时小于或等于50000小时时，其环境温度应当保持在60℃左右，其相对湿度应当维持在60%~70%之间，光通维持率应当大于95%，LED灯具的焊点温度变化应当小于5℃，输入电源后功率的变化应当小于3%，色品漂移应当控制在0.005，故障率为0.1%。在全部试验的过程中，智能LED灯具的各个部分都不能高于GB7000.1中规定的温升试验要求，在试验结束之后，整灯的功率不能有高于10%的偏差。对于需要进行6000小时试验的灯具而言，需要每间隔1000小时就进行一次光通量的测量，计算光通维持率。如果试验结果显示制造商提出的光通维持寿命低于预测维持寿命，其指标完全符合以上内容，则该等灯具的寿命试验验证合格

^[2]。

3智能LED灯具安全性评价方法

当前在检测LED灯具控制装置的限制条款中存在部分不足，在实际试验的过程中，经常需要对调光控制、调色温控制以及调颜色控制的智能装置进行安全性能测试。大多数智能调控开关都会影响调控电路中运行的电容元件，对MOS管此类元件的充分断开也有一定影响，当前认证检测中大多数是稳态测试，并未考虑智能调控开关时是否会出现电磁兼容问题，对其导致的电磁脉冲顾虑不足。大部分企业并未重视此类方面的现象，虽然GB/T18595—2014的相关标准中对快速瞬变试验有少许描述，但其仅仅针对信号端口或控制端口，其中规定的0.5Kv电压作为试验电压，难以被所有LED灯具承受。因此需要将GB/T18595—2014中提出的快速瞬变试验要求作为基础，在该基础上实施实验优化，结合GB/T17626.4—2018中提出的试验方法进行试验。

当前常见的智能LED灯具并不仅仅具有调光、调色温、调颜色的单一功能，而是更倾向于三种功能的集成，因此在进行实际试验时需要考虑三种功能同时工作的情况。例如在灯具调光的同时也逐渐进行颜色的调整。在明确此类情况的前提下对LED智能灯具进行故障状态试验以及耐久性热试验。在GB/T33721—2017中提及的电源开关试验中，其采用的状态为开关分别持续30S，然而智能LED灯具中开关并不仅仅能够控制电源的通断，还可以作为信号输入方式控制灯具的色温、颜色变化，而30S的试验时间很难让智能LED灯具产生色温变化，智能LED灯具在切换信号时很有可能由于断电时间过长的原因无法切换颜色或色温。因此在进行调颜色、调色温类型的智能LED灯具试验时需要将开关的时间控制在2S，同样选取10个样本进行试验，主要考核其控制装置的温升变化以及装置的故障率。开关循环的次数设置为制造商说明的预期寿命的一半，如果制造商没有说明预期寿命，则以15000次为试验次数。对于调光类型的智能LED灯具试验而言，其试验次数与其他两种类型的开关试验次数一致，循环方式为0%~100%~0%，一次循环周期控制为10s。试验后发现样品正常且光通量与初始相比变化低于10%，则试验通过。

结论：总而言之，智能家居中，LED智能灯具的应用将会越来越广，其产品性能与产品安全都需要得到更多的关注，因此需要通过选取合适的评价方法进行可靠性测评，对其性能与安全作出科学合理的评价。

参考文献：

1. 郑晓亮.LED灯具的爬电距离和电气间隙要求与试验[J].中国照明电器,2021(06):43-45.

2. 王炼.LED灯具产品的绿色设计研究[J].美与时代(上),2021(08):112-114.