Ontwerpprincipe en toepassingsonderzoek van LED-instrument voor optische verouderingstests

Abstract
Light-Emitting Diode (LED), een nieuwe generatie solid-state lichtbron, wordt veel gebruikt in diverse sectoren vanwege de voordelen van hoge efficiëntie, energiebesparing en milieubescherming. De lichtstroombehoudsnelheid en verouderingsduur zijn belangrijke indicatoren voor het meten van de productkwaliteit. Dit artikel behandelt de LISUN LEDLM-84PL LED optisch verouderingstestinstrument als onderzoeksobject. Ontworpen in overeenstemming met de IES LM-84 en TM-28 Volgens de normen integreert dit instrument simulatie van omgevingen met hoge en lage temperaturen, foto-elektrische parameterverzameling en levensduurvoorspellingsfuncties. Het artikel gaat dieper in op de ontwerpbasis, de hardwaresamenstelling en het werkingsprincipe van het instrument, en richt zich op de analyse van de methode voor levensduurberekening op basis van het Arrhenius-model en TM-28 standaard en verifieert de instrumentprestaties door middel van praktische testcases. Het onderzoek toont aan dat het instrument langdurige, stabiele monitoring van foto-elektrische parameters en snelle verouderingstesten van LED-lampen kan realiseren, en betrouwbare technische ondersteuning biedt voor onderzoek en ontwikkeling van LED-producten en kwaliteitsinspectie.

1. Inleiding
Met de snelle ontwikkeling van LED-verlichtingstechnologie stelt de markt hogere eisen aan de levensduur en betrouwbaarheid van LED-producten. In tegenstelling tot de "direct uitdovende" uitvalmodus van traditionele lichtbronnen, zullen LED's tijdens langdurig gebruik te maken krijgen met prestatieverminderende verschijnselen zoals lichtstroomverzwakking en kleurtemperatuurafwijking. Hun levensduur wordt meestal gedefinieerd als de cumulatieve bedrijfstijd wanneer de lichtstroombehoudsnelheid daalt tot 70% (L70) of 50% (L50), wat over het algemeen meer dan 50,000 uur kan bedragen. Het uitvoeren van langdurige tests onder werkelijke bedrijfsomstandigheden vereist veel tijd en middelen. Daarom is er dringend behoefte aan een professioneel LED Optical Aging Test Instrument om nauwkeurige monitoring van foto-elektrische parameters en een snelle voorspelling van de levensduur onder gesimuleerde complexe omgevingsomstandigheden te bereiken.
De LEDLM-84PL LED Optisch Verouderingstestinstrument ontwikkeld door LISUN Groep is strikt ontworpen in overeenstemming met de IES LM-84 “Lichtstroom en kleurtemperatuurbehoud van lichtmotoren en lichtbronnen” en TM-28 normen. In combinatie met het Arrhenius-model realiseert het de wetenschappelijke berekening van de levensduur van LED's, wat kan voldoen aan de uiteenlopende behoeften van LED-lampen, van langdurige stabiliteitstests tot snelle verouderingsevaluatie, en een efficiënte en betrouwbare testoplossing voor de industrie biedt.

LED-testinstrument voor optische veroudering LED-testinstrument voor optische veroudering LEDLM 80PL

2. Ontwerpbasis en hardwaresamenstelling van LISUN LEDLM-84PL LED optisch verouderingstestinstrument
(1) Ontwerpstandaardbasis
Het kernontwerp van de LEDLM-84PL instrument draait om de twee belangrijkste normen van IES LM-84 en TM-28, en is ook compatibel met LM-79-19 “Fotometrische en elektrische meetmethoden voor solid-state verlichtingsproducten” om de standaardisatie en vergelijkbaarheid van testgegevens te garanderen:

IES LM-84 Norm: Deze norm specificeert de testmethoden voor de lichtstroom- en kleurtemperatuurbehoud van led-lichtmodules en -lampen. De norm vereist een testcyclus van 6000 uur, waarbij regelmatig foto-elektrische parameters moeten worden verzameld om de demping van de lichtstroom in de loop van de tijd te registreren en basisgegevens te verstrekken voor de evaluatie van de levensduur.
TM-28 Standaard: Als ondersteunende technische richtlijn voor LM-84, TM-28 Stelt een methode voor om de levensduur te voorspellen op basis van meetgegevens. Door de lichtstroomverzwakkingscurve binnen 6000 uur te bepalen en te combineren met statistische modellen, worden de L70- en L50-levensduurwaarden afgeleid, waarmee het probleem van te lange testcycli op lange termijn wordt opgelost.

LM-79-19 Norm: Standaardiseert de meetcondities en berekeningsmethoden voor foto-elektrische parameters zoals lichtstroom, lichtrendement en kleurcoördinaten van LED-producten. Hiermee wordt gegarandeerd dat de door het instrument verzamelde fotometrische, colorimetrische en elektrische gegevens voldoen aan uniforme industrienormen en worden testfouten voorkomen.

(2) Samenstelling van het hardwaresysteem
De LISUN LEDLM-84PL Het LED Optical Aging Test Instrument is geen enkel apparaat, maar een geïntegreerd systeem bestaande uit een kerntesteenheid, een omgevingssimulatie-eenheid en een voedingseenheid. Alle onderdelen werken nauw samen om de automatisering en nauwkeurigheid van het testproces te realiseren. De specifieke samenstelling wordt weergegeven in de volgende tabel:

3. Werkingsprincipe en levensberekeningsmethode van de LEDLM-84PL Instrument
(1) Systeemwerkproces
Het werkproces van de LISUN LEDLM-84PL Het LED-instrument voor optische verouderingstests is onderverdeeld in twee modi: "langetermijnstabiele test" en "snel versnelde test", die beide een volledig geautomatiseerde werking realiseren zonder handmatige tussenkomst:
1. Langetermijnstabiele testmodus
• Stap 1: Installeer 8 LED-lampen in de aangepaste armaturen van de GDJW-015A respectievelijk een testkamer met afwisselend hoge en lage temperaturen, en verbind de LSP-1KVARC Wisselstroomvoeding om een ​​stabiele stroomvoorziening voor de lampen te garanderen;
• Stap 2: Stel de temperatuurparameters van de testkamer in (zoals een constante 60℃ of een hoge-lage temperatuurcyclus van -20℃~80℃) om de werkelijke gebruiksomgeving van LED's te simuleren;
• Stap 3: Start de LEDLM-84PL gastheer. Volgens de LM-84-standaard verzamelt het systeem automatisch parameters zoals lichtstroom, kleurtemperatuur, spanning en stroomsterkte met vaste tussenpozen (bijv. elke 100 uur);
• Stap 4: Na 6000 uur continu testen past de software de verzamelde lichtstroomverzwakkingsgegevens aan op basis van de TM-28 standaard en genereert de L70- en L50-levensduurrapporten.

2. Snelle versnelde testmodus
Deze modus is gebaseerd op het Arrhenius-model, dat het verouderingsproces van LED's versnelt door de omgevingstemperatuur te verhogen of door stroom te sturen;
Het systeem stelt een temperatuur in die hoger is dan de normale werkomstandigheden (bijv. 85℃, 100℃) om de lichtstroomverzwakkingscyclus te verkorten en verouderingsgegevens te verkrijgen die equivalent zijn aan 6000 uur in een “korte tijd” (bijv. 500 uur);
In combinatie met de temperatuurversnellingsfactor van het Arrhenius-model zet de software de snelle testgegevens om in de levensduurwaarde onder normale werkomstandigheden. Hierdoor wordt een snelle voorspelling van L70 en L50 gerealiseerd en wordt er aanzienlijk tijd bespaard op de test.

(2) Levensduurberekening op basis van het Arrhenius-model en TM-28 Standaard
1. Principe van het Arrhenius-model
Het Arrhenius-model is een klassiek model dat de relatie tussen chemische reactiesnelheid en temperatuur beschrijft. De kernformule is: k = A · e^(-Eₐ/(RT))
Waarbij k de verouderingsconstante is, A de pre-exponentiële factor, Eₐ de activeringsenergie (een parameter gerelateerd aan LED-materialen, bepaald door middel van experimenten), R de gasconstante (8.314 J/(mol·K)) en T de absolute temperatuur (eenheid: K).

In de LED-verouderingstest is de lichtstroomverzwakking evenredig met de verouderingsconstante k. Hoe hoger de temperatuur, hoe groter de k-waarde en hoe sneller de lichtstroomverzwakking. Door de testtemperatuur te verhogen, kan het verouderingsproces dus worden versneld. Vervolgens wordt het Arrhenius-model gebruikt om de testtijd bij hoge temperatuur om te rekenen naar de equivalente levensduur bij normale temperatuur, wat een snelle voorspelling mogelijk maakt.

2. Levensduurberekening volgens TM-28 Standaard
Op basis van de lichtstroomgegevens van 6000 uur uit de LM-84-test, TM-28 De standaard gebruikt methoden van ‘lineaire aanpassing’ of ‘exponentiële aanpassing’ om de levensduur af te leiden:
Als de lichtstroomverzwakkingscurve bij benadering lineair is, is de formule voor de levensduurberekening:
L₇₀ = t₀ + (0.7 – Φ₀)/k
Waarbij t₀ de testtijd is (6000 uur), Φ₀ de lichtstroombehoudsnelheid na 6000 uur en k de dempingssnelheid van de lineaire fitting;
Als de verzwakkingscurve een exponentiële trend vertoont, wordt de exponentiële aanpassingsformule gebruikt:
Φ(t) = Φᵢₙᵢₜᵢₐₗ · e^(-kt)
Vervang Φ(t) = 0.7 Φᵢₙᵢₜᵢₐₗ en los op om L₇₀ = ln(1/0.7)/k te krijgen.
De software van het LEDLM-84PL Het instrument kan automatisch het type lichtstroomverzwakkingscurve identificeren, de optimale aanpassingsmethode selecteren en dit combineren met de versnellingsfactor van het Arrhenius-model om nauwkeurige L70- en L50-levensduurwaarden te genereren, waardoor de betrouwbaarheid van de berekeningsresultaten wordt gegarandeerd.

4. Prestatieverificatie en toepassingsgevallen van de LEDLM-84PL Instrument
(1) Prestatieverificatie-experiment
Om de nauwkeurigheid van de LISUN LEDLM-84PL LED Optisch Verouderingstestinstrument: een 10W gloeilamp van een bepaald merk werd geselecteerd voor het testen:
1. Experimentele omstandigheden
Langetermijntestgroep: temperatuur 60℃, aandrijfstroom 0.3A, testtijd 6000 uur;
Snelle testgroep: Temperatuur 100℃, aandrijfstroom 0.3A, testtijd 500 uur;

2. Experimentele resultaten
Na 6000 uur testen in de langetermijntestgroep bedroeg het lichtstroombehoudpercentage 85% en werd de L70-levensduur afgeleid op basis van de TM-28 standaard was 35,000 uur;
Na 500 uur testen in de sneltestgroep daalde de lichtstroombehoud tot 78%. Omgerekend via het Arrhenius-model bedroeg de levensduur van de L70 onder normale bedrijfsomstandigheden 34,500 uur;

De fout tussen de twee groepen testresultaten bedroeg slechts 1.4%, wat aangeeft dat de snelle, versnelde testmodus van de LEDLM-84PL Het instrument heeft een hoge nauwkeurigheid en kan de langetermijntest effectief vervangen.

(2) Toepassingsscenario's voor de industrie
LED-lamp R&D-fase: R&D-bedrijven kunnen dit instrument gebruiken om snel de impact van verschillende materialen (zoals warmteafvoermaterialen en verpakkingskleefstoffen) op de levensduur van LED's te evalueren en het productontwerp te optimaliseren;
• Kwaliteitscontrole-instellingen: externe inspectie-instellingen gebruiken dit instrument om bedrijven te voorzien van geloofwaardige L70- en L50-levensduurtestrapporten in overeenstemming met de LM-84 en TM-28 normen;
• Productie- en fabricagekoppeling: productiebedrijven kunnen via dit instrument steekproeven uitvoeren op producten die buiten de fabriek worden geleverd, de levensduur van batchproducten bewaken en voorkomen dat niet-gekwalificeerde producten op de markt komen.

5. Conclusie
Het nemen van de IES LM-84 en TM-28 normen als de kern van het ontwerp, de LISUN LEDLM-84PL LED optisch verouderingstestinstrument Integreert omgevingssimulatie, foto-elektrische verzameling en levensduurberekeningsfuncties. Dankzij de twee modi "langetermijnstabiele test" en "snel versnelde test" voldoet het aan de diverse behoeften van LED-lamplevensduurevaluatie. De sneltesttechnologie, gebaseerd op het Arrhenius-model, verkort de testcyclus aanzienlijk en garandeert tegelijkertijd de nauwkeurigheid van de levensduurberekening; de volledig geautomatiseerde werking en de mogelijkheid tot meerkanaalstests verbeteren de testefficiëntie en de betrouwbaarheid van de gegevens.