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LED可靠度验证篇
 

【作者: 李博凡】2011年09月01日 星期四

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「可靠度」是一个以时间当主轴的一个名词,也就是说被指定的设备、在限定的期间内,此设备正常运转的机率。目前可靠度的概念已应用在各电子产品的设计与研发阶段,其目的不外乎就是为了自家产品设计的质量能够合乎预期以及满足用户的需求。


当然,因2008~2009年间全球因金融海啸,经济状况陷入百年难得一见的低潮,此时「节能减碳」俨然成为全世界唯一的口号以及共同追求的目标,因此LED (发光二极管- Light-Emitting Diode) 也因此变成「节能减碳」时代下的产物。只要是跟「光」牵扯上关系的产品,各家厂商则无所不用其极的尝试与LED间作链接。例如:指示灯、照明灯、室内气氛灯、广告广告牌灯、车灯、面板背光...等,在近两年发展快速,甚至这些LED的相关外围产品发展的速度远大于国际标准单位所制定LED相关测试法规,造成目前世界上还没有一部放诸四海皆准的法典可供LED相关之产品设计者所使用,所以现在的LED法规市场上变成百家争鸣、各自表述的战国。


所以笔者见到这种情况,并分析在短时间内应该还不会有达成共识的结果,因而想为广大的LED产品设计者提供些许的建议,其目的并不是要号召大家为LED的法规来催生,而是要分享个人在可靠度领域的经验,来勾勒出身为一个产品设计者在没有前例可循或国际标准方法的引导下,如何针对自己所设计的LED产品做初步且基本的验证以了解所开发LED产品的耐受度,进而提升其设计质量水平,提高市场接受度以及减少客退的风险。


以下将简单介绍两大部分,不论LED以零件或成品的方式呈现,都可利用并遵循以下的模式来达到LED产品的基本身份验证。


1. 产品寿命验证

在电子产业里,为了要求得产品的寿命,通常会使用三种方法:


(1)寿命预估法(Prediction)


根据MIL HDBK 217之零件计数法(Part count)与零件应力法(Part stress)的原则,利用软件去计算产品的寿命。


优点: 耗时短、成本低


缺点: 结果易与实际产品寿命差异甚远


(2)寿命实测法(Demonstration)


利用加速模型(Acceleration model),求出加速因子(Acceleration factor)并提供实际样品利用环境试验仿真机将样品实测以求得产品寿命。目前加速模型以Arrhenius模型(高温加速)、Coffin-Manson模型(温度循环加速)及Hallberg-Peck(湿度加速)采用度最高。


优点: 结果较预估法真实、业界接受度高


缺点: 成本较高且耗时较预估法长


(3)市场回馈法(Field return)


回收产品用户在市场上所使用的状况。


优点: 结果等于真实寿命


缺点: 时间与成本更长、市场使用状况难取得,通常仅品牌场自我保存


以上三种求得产品寿命的方法以寿命实测法最多被业界采用,因为它不但可免除结果与实际产生差距过大的缺点外,而且它是经由实测而得,不论买卖双方接受度皆高。


2. 产品环境试验验证

笔者于零组件杂志2009年3月号曾经提出有关于LED相关产品之环境试验需要执行哪些项目以及这些项目简单的定义。故在此关于试验的内容与细节在此就不多着墨。但这次要引导大家如何去使用这些环境试验项目已达真正提升产品设计的质量水平。


首先一定要针对自己所设计的产品做一个生命轮廓的分析,这个产品在生命周期中所可能处存的环境?用户为何?此产品的属性?产品有无其他特殊要求?这些因素都可能会影响将来是试验的规格,在过程中切勿落入规范的迷失,因为一个好的验证规格绝对不是完完全全的从某个规范彻底的抄入,因为再好的规范无法仿真实际的环境需求,那都只是枉然,只会浪费更多的资源与成本。举个例子: LED灯具的设计者设计一款路灯给在印度尼西亚的街道使用,并制定低温-40℃的验证规格,就很开心的做下去了,因为在IEC里建议的低温就是-40℃。但请各位回想一下,印度尼西亚地处赤道附近,属热带性气候,终年高温湿热,怎会碰到-40℃的气候?故对一个永远碰不到的环境去做产品的设计,只会增加设计成本,因为设计能够抵挡-40℃环境LED灯具的成本一定高于设计够抵挡0℃的环境。


故笔者的用意是请各位产品设计者应回归基本面,好好检视自家所设计的产品,才能做到一个有效率有能符合实际需求面的可靠度验证。


最后,因LED的产品不同于其他电子产品,不论可靠度验证前后都必须针对其发光特性去做量测,一般常用的微积分球或配光曲线仪,可量测出LED产品之色(Color temperature)、光通量(Luminous flux)、光强度(Luminous intensity)、色坐标(Chromaticity coordinates)、演色性(Color rendering)、波长(Wave length)等.,以做为可靠度验证判定结果的依据。


---作者任职于宜特科技可靠度工程处经理---


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