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TM-21的有关内容,章海骢,一。LED寿命试验的光衰变化-光通维持指L70(下降到70%初始光通的时间）试验时间:6000h-下降到初始的94.1%是35000h，-下降到初始的91.8%是25000h。,为什么下降到初始的94.1%(91.8%)是L70为35000h(25000h)?采用指数曲线得到上述数据：=oe-kt。若归一，有=/得：=e-kt从35000h求得k:0.7=e-k35000.k=-(ln0.7)/35000求6000h时的衰减：=e-kt=exp-6000-(ln0.7)/35000=exp(-0.061)=0.9408从25000h求得k:0.7=e-k25000.k=-(ln0.7)/25000求6000h时的衰减：=e-kt=exp-6000-(ln0.7)/25000=exp(-0.0856)=0.9179.,为什么要采用指数曲线？电工中的绝缘材料(绝大多数是高分子塑料)处于高温的工况,它的寿命与温度关系非常密切.绝缘性能C(或其它性能)与使用时间t的关系有图:说明初始的衰退(变化)大,远期的变化慢.整体呈非线性变化.曲线可表为:-dC/dt=Cn(1)n是一个对不同材料不同的常数.是一个变化的常数,与温度T碰撞系数A活化能E和分子常数R有关.,有=Aexp(-E/RT)(2)代入(1)并解(1)式,取适合大部分材料的一级近似(n=1),有-dC/C=dt两边积分得:-dC/C=dt即:-lnC=t-lnColn(C/Co)=-t将(2)式代入,即ln(C/Co)=-Aexp(-E/RT)t(3)Co为材料的初始性能,设该材料的变化阈值是C,此时的时间t称寿命L,有t=L,则:L=t=(-ln(C/Co)/A)exp(E/RT)其中,(-ln(C/Co)/A)设为常数K,得L=Kexp(E/RT)(4)(4)式即寿命与温度的关系式.,1,上述方程就是阿伦尼乌斯(Arrhenius)方程，用于化学领域，表示化学反应速率常数随温度变化关系的经验公式。温度高分子运动加快,动能加大,作为有机材料的变化也是一种慢性的化学反应，目前用来表达塑料老化进程中主要参数变化的规律。此式在TM-21中也得到应用。,二.TM-21上规定的几个说法1.流明维持寿命的表达Lp(DK):表示光通下降到初试光通p%的时间;D:表示使用的试验时间(试验时间除以1000取整数);K是1000h.如:L70(10K)表示10000h试验后得到流明衰减到初试70%时的时间.L70(6K)是对6000小时试验数据.,2。目标温度Ts,j下的光通维持寿命的获得LED处于目标温度，通过决定两个与此相关的温度Ts,1和Ts,2来决定目标温度Ts,j下的光通维持寿命：前提:在Ts,1和Ts,2下的光通维持寿命是已知的.因此,在Ts,1和Ts,2下的光通维持寿命必须由制造商提供完整的数据。目前(LM-80-08)规定的Ts,1和Ts,2温度是55C和85C。被试LED产品的LED温度Ts,j称在场温度(in-situtemperture),处于55C和85C的中间。,3.推荐样品数20个样品数与不确定度的关系-推荐20个,为什么推荐20个?实验测量的平均值(算术平均)x:x=(xi)/nxi:某次测量的测量值;算术平均最接近真值测量值的最佳估计值.实验的单次实验标准偏差S(xi):S(xi)=(xi-x)2/(n-1).实验中用n次测量值的算术平均值作为测量值的最佳估计,算术平均值x的实验标准差S(x)是:S(x)=S(xi)/n=(xii-x)2/(n-1)n由此可见,n次独立测量中,取n次测量的算术平均值要比单次测量可靠n倍.,单次测量的实验标准偏差S(xi),n次测量算术平均值的标准偏差S(x).有:S(x)=S(xi)/n.即:n=S2(xi)/S2(x)当知道S(x)和S(xi)后,测量次数就知道了!例如:单次测量标准差S(xi)是200h,若使测量结果的标准差S(x).为50h,那么测量次数:n=S2(xi)/S2(x)=(200/50)2=16次.增加测量次数减小实验标准差.当增加到n=20后,两者的差异就不大了,一般情况下,取10-20之间.,4.Ts,j在场温度下的流明维持的计算例6000小时的Ts,1(55C)的试验数据(制造商供),计算方法:1.将提供的两个温度下的曲线用最小二乘法得到它的拟合曲线;2.在两条拟合曲线的参数中内插我们得到的第三个温度下的参数.3.用这些参数做计算得到目前的光衰数据.,在Ts,1(55C)下的最小平方拟合曲线其中:Timex,In(Average)y,Slope(斜率):Intercept(截距):,光通衰减:(t)=emt=e-tln(t)=mt=-t,m=(nxy-xy)/nx2-(x)2=6(-864.8)-21000(-0.2284)/69.1107-210002=-3.73710-6.b=-0.2284+3.73710-621000/6=-2.50210-2.1=-m=3.73710-6.B=eb=e(-2.50210-2)=0.9753.L70(6k)=ln(B/0.7)/1=ln(0.9753/0.7)/3.73710-6.=0.3316/3.73710-6=88751.,6000小时的Ts,2(85C)的数据(制造商供),在Ts,2(85C)下的最小平方拟合曲线其中:Timex,In(Average)y,Slope(斜率):Intercept(截距):,1,将Ts,1(55C)和Ts,2(85C)的数据汇总然后内插Ts,j(70C)的数据:,公式的推导:基本公式:=Ae(-Ea/KBTsi)1)有:1=Ae(-Ea/KBTs1)2=Ae(-Ea/KBTs2)即:1/2=e(-Ea/KBTs1)-(-Ea/KBTs2)ln1-ln2=Ea/KB(1/Ts2-1/Ts1)Ea/KB=(ln1-ln2)/(1/Ts2-1/Ts1)2)=Ae(-Ea/KBTsi)A=e(Ea/KBTsi)3)B-Bo=(B1B2)0.5.,Ea/KB=(ln3.7310-6)-(ln7.41610-6)/(1/358.15)-(1/328.15)=-0.68723/(1/358.15)-(1/328.15)=2692A=(3.7310-6)exp(2692/328.15)=1.36510-2.i=70C时的数据:Tsi=273.15+70=343.15.i=Aexpexp(-2692/Tsi)=1.36510-2exp(-2692/343.15)=5.33910-6.Bo=(B1B2)0.5=(0.97530.9745)0.5=0.9749.L70(6k)=ln(100B0/p)/i=ln(1000.9749/70)/5.339106=0.3313/5.33910-6=62043,三。TM-21中的几个内容1。TM-21是LM-80的姐妹篇LM-80确定了测量LED流明维持的方法,规定了环境,测温点和上面应达到的三个测量温度值:55C,85C和自己设定的一个温度T.然后,没有详细的说明和计算过程,TM-21对此做了补充和说明,利用三个温度曲线进行计算,可以获得在LED光输出衰减在额定百分数的条件下,需要的时间t.,2。TM-21中的几个观点1）1000小时前的数据没有意义不少BY法的LED在1000h内光输出是增加的.计算从1000h算起，以1000h为归一。1000h内是不统计的.1000h内变化无意义,2）1000h以后的数据没有象5000h后的那么重要不少情况下,5000h内的衰减曲线不能说明问题,见图.5000h前的变化规律与5000h后的不同!,不少LED在6000小时甚至10000小时还看不到后续的变化.下图就是一例.到8000小时还近似直线，而后出现快速下降的指数曲线.,请看CREE的Xlamp的数据其实,在5000h左右的走势还是不明显的.,3）需要两个规定的温度：另一个温度根据LED在实际灯具内工作的温度自己确定.如右图中的虚线处于两个温度Ts1和Ts2之间.而虚线的温度就是灯具内工作的温度.,选择时,50C和85C是两个温度点,可能涵盖也可能没有涵盖真正的温度点t.通过三个点的温度曲线的变化,可以很正确的得到t温度的寿命预测.,CREE提供的流明维持数据XPLED55C，350mA.85C，350mA.,CREE提供的流明维持数据XPLED55C，700mA.85C，700mA.,后记:作为下游公司做的产品,如何估算自己使