摘要：随着我国城市化进程的快速发展，对城市亮化工程以及道路照明的要求越来越高，市场需求也越来越大。城市亮化工程是一个巨大的能耗工程，也关乎广大人民群众的生活质量和安全，对展现一个现代化城市的发展水平和形象有着直接的关系。因此，倡导绿色照明，节电节能，以及智能化运行和高可靠性都是市场的迫切需求。本文对LED照明灯具的可靠性技术进行了探讨，参照国家及行业的相关标准，具体对LED芯片、驱动电源控制装置、散热技术、封装器件和灯具的可靠性进行了重要说明，并介绍了相关的测试方法和测试的意义。以提高大家对LED灯具可靠性的认识，加快LED照明技术的运用和推广。
关键词：LED照明；可靠性；LED驱动控制装置
引言
为了有效遏制环境污染、节能减排、改善大气环境，党的十九大政府工作报告中，进一步强化了国家对于加强环境治理、节能减排的工作要求，大力提倡绿色环保建材与绿色能源的运用，进一步要求各科研机构和企业要加快绿色能源与绿色材料的技术研发。顺应时代发展，迎合时代需要，LED照明灯具以其自身所具有的高效节能、使用寿命长、体积小、抗震性好的特点，以及款式多样、色彩多变，可实现图形构建等的独特优势，成为新时期绿色光源的代表，得到了广泛的推广和运用，市场前景优势明显。
1LED可靠性相关标准介绍
1.1，2017年12月1日，，两项关于LED可靠性技术执行及检测标准的国家标准出台，不仅对LED行业有了更加可靠的技术规范性指导，缩减了LED企业的研发周期，同时也会在一定程度上减少企业的研发成本，对于提高LED灯具价格的普适性起到了很好的推动作用。
根据国家质检总局和国家标准委发布的《中华人民共和国国家标准公告2017年第11号》，新制定的国家推荐标准GB/T33721-2017《LED灯具可靠性试验方法》，已于2017年12月1日正式实施。标准以LED灯具所能承受的使用环境情况为依据，制订了包括开关试验、温度循环试验以及加速工作寿命试验在内的一共九个环境试验项目，对试验应该具备的条件、具体使用的试验方法，以及试验结论的考核对照参数都有了明确的指导和设置。另一标准是由半导体照明联合创新国家重点室牵头制定的国家标准GB/T33720-2017《LED照明产品光通量衰减加速测试方法》，是半导体照明联合创新国家重点实验室“半导体照明产品可靠性加速测试与分析”共性研究项目成果转化，为LED照明光通量衰减特性的评判提供了一套快速有效，更加合理的检测方法，在符合可靠性评价精度的要求下，将测试时间从原来的6000小时缩减到2000小时之内，该标准还对LED灯具颜色的稳定性，以及包括电源驱动、散热结构以及二次光学设计在内的其它子系统也制定了关于可靠性要求的基本标准。
1.2另外，国家标准GB/T24823-2009《普通照明用LED模块性能要求》，它对普通照明用LED模块的分类、生产技术要求、试验方法以及检验规则、产品标志标识、包装运输、产品存储等都给了明确的规定。模块形式有单件方式和组合方式两种。
2常用LED灯具的产品可靠性测试项目
2.1常温常压冲击测试。测试对象：LED灯具。参照标准：各国相关标准;行业经验和德洛斯企业内部研发标准。测试方法：按额定输入电压通电点灯，通过继电器控制LED灯具在常温正常工作电压下进行冲击测试，测试设置为：点灯30s、熄灯30s，循环10000次。测试要求：在经过常温常压冲击测试后，灯具不能出现不亮、闪灯、漏电、功率偏差超出+/-10%、灯珠变颜色等异常现象。
2.2高压高温及其冲击测试。针对对象：LED灯具。参照标准同上。测试方法：通过调压器把输入电压调为最大额定的1.1倍，通电点灯24h，观察是否有灯具损坏和材料因受热而变形的情况。然后再进行冲击测试，测试设置为：点灯20s、熄灯20s，循环100次。测试要求：第一灯具不能出现表面脱漆、开裂、变色和材料变形等情况；第二冲击测试后，不能发生漏电、点灯不亮等电气异常。
2.3低温低压及其冲击测试。针对对象：LED灯具。参照标准：同上。测试方法：在-15℃的同一环境下放置5款LED灯具。把输入电压设置为最小额定的90%。通电点灯24H，观察灯具是否存在损坏和材料变形等异常情况。点灯测试后再进行冲击测试，设置为：点灯20s、熄灯20s，循环100次。测试要求：点灯测试后不出现表面脱漆、变色、开裂、材料变形，冲击测试后不出现漏电、点灯不亮等异常情况。
2.4温度循环测试。针对对象：LED灯具。参照标准：行业经验。测试方法：接通额定输入电压电源点灯。测试箱的温度变化范围设置为从-10℃~50℃，1/min℃<温变速率<5/min℃,测试箱在高温和低温各保持0.5h，循环8次。测试要求：温度循环测试后，不能发生漏电、点灯不亮等电气异常现象。
2.5恒定湿热测试。测试方法：在一个恒温恒湿箱放置5款LED灯具，参数设置相对湿度95%，温度45℃；输入额定电压点灯48h后再将样品取出，把表面水珠擦干并放在正常大气压和常温下恢复2小时之后再进行检查。测试要求：外观无锈蚀、裂痕或其他机械损伤，不能出现漏电、点灯不亮等异常。
3可靠性案例分析
3.1电流倒灌
下图1是我们目前所应用的CMOS数字集成电路的典型模型。
图解说明如下：在绝大部分的CMOS集成电路中，为了达到防静电的目的，都应用了二极管D1，而且同时还具有输入端限幅的用途。但是在个别的集成电路设计中，就没有D1二极管的设计运用，比如像ABT,LVT,LVC和AHC/AHCT这一类的集成电路。与D1不同，D2是所有数字集成电路中都会存在的，它是半导体集成所产生的寄生二极管,它可以起到对线路反射的下冲信号进行限幅的作用，具有放电保护功能。D3也是一种寄生二极管，在大部分的双极性器件中都有设计运用，但是在三态输出和集电极开路的双极性器件力就没有运用D3，应用D3的主要作用在于对CMOS电路在放电时的干扰起到一定的保护。二极管D4的应用具有代表性，在所有类型的集成电路中都有，它具有双极性，可以做为器件的集电极或者漏极，同时还在双极性器件中，附加了一个肖特基二极管，可以起到对线路反射的下冲信号进行限幅的目的，也增加了防静电功能。
3.1.1电流倒灌产生的原因
如下图2所示的电路，如果接口芯片采用的是CMOS型器件，如果发生Vcc2断电，Vcc1仍然供电给G1，那么G1的高电平输出电流就会通过D1给Vcc2上的电容进行充电，同时会在Vcc2上形成一个电压，这个电压就会对使用Vcc2供电的其它的电路造成影响，使线路工作出现异常，尤其是可编程器件表现最为明显。
3.1.2解决措施
如图2：如果我们在D1前端的信号线上增加一个限流电阻（几欧姆即可），虽然能够避免过流对二极管D1的损坏，但灌流还是会在Vcc2上形成电压；如果在信号线上同时加一个二极管和一个上拉电阻，二极管可以阻断灌流通路，上拉电阻使前级在输出高电平时保持G1的输入高电平，就不会形成电压。这样一来，既避免了电流倒灌对D1的损坏，又不会在Vcc2上形成电压。但也存在不足，就是新加的二极管会使G2的低电平噪声容限降低。
3.2过流保护
我们可以将阻值较小的PTC元件串联在电路板的电源入口处，以此来达到保护电源的目的。电路板发生过流现象时，经过PTC的电流就会增大，PTC元件的温度就会升高，通过阻值变大来限制电流的增加，始终把进入电路板内的电流控制在较小的范围里，既保护了电路板，又不会对其他电路板的正常工作产生影响。
结语
总的来说，企业研发团队的技术力量以及设计人员的水平直接影响到LED灯具的可靠性。作为灯具的设计者，一定要对由LED芯片、模组以及驱动控制装置所组成的LED照明系统进行认真准确的研究计算和严谨的可靠性实验。作为企业生产和管理人员，一定要重视可靠性试验，它是充分保障LED灯具使用寿命、安全性能以及质量效果的必要手段。
参考文献:
[1]周一平.LED照明灯具的寿命分析[D].湖南师范大学，2011.
[2]公文礼.离线式太阳能LED路灯的可靠性研究与应用[J].灯与照明，2016（2）：30-40.
论文作者:陶涛,樊军亮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：测试论文; 灯具论文; 可靠性论文; 电压论文; 标准论文; 器件论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第34期论文;