一种LED老化状态自动检测与寿命评估系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种LED老化状态自动检测与寿命评估系统及其方法，用于对LED样品进行特征参量采集以及用于对LED样品进行寿命试验与寿命评估，包括：电源模块、老化箱、数据采集模块、人机交互模块、寿命评估模块；以及一种LED老化状态自动检测与寿命评估方法，将LED样品置入老化箱进行加速老化试验；LED样品寿命试验参数传输至寿命评估模块，寿命评估模块通过采用概率统计的方法计算寿命试验的LED样品在加速应力下的平均试验时间；寿命评估模块建立多个LED样品的寿命预测模型，并根据试验结果对寿命预测模型进行参数估计；寿命评估模块对该型号、该批次LED样品在实际使用条件下的剩余寿命进行计算,最终获得被测LED在实际使用条件下的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种LED老化状态自动检测与寿命评估系统及其方法
本专利技术属于检测
，具体涉及一种LED的状态检测和寿命评估系统及其方法。
技术介绍
现有技术中，LED可以把电能转化成光能，其具备效率高，光色纯，应用灵活，光线质量高等特点，因此在许多光电控制设备中用作光源，在电子设备中用作信号显示器。然而LED在使用过程中，由于电流及外界环境的影响，其会不可避免的发生老化。LED的老化主要包括芯片的老化以及封装的老化。芯片的老化机理，包括热量积累导致的热机械应力加强、芯片裂纹扩大，工艺不良导致的芯片粘结层完全脱离粘结面等。封装的老化机理主要是高温与潮湿导致封装材料劣化，水汽渗入封装材料内部，导致引线变质、PCB铜线锈蚀，随水汽引入的可动导电离子会驻留在芯片表面，从而造成漏电。老化的LED灯发光效率会大大降低，光色的纯度下降，甚至发生烧毁。但是LED的老化不易直接观察判断，由于应用数量巨大，也不易通过全部检测来判断。作为现代化节能环保的灯具，一旦发生老化或烧毁，电路将失去指示功能，对维修工作带来巨大的影响。这种现象对于某些重要电路，存在重大的安全隐患。现有技术中，LED测试技术包括LED电压测量、电流测量、分光检测技术等。虽然人们对LED老化状态有了新的了解和认识，但是对LED进行老化的过程很漫长，目前并没有很好的方式来实现仅对LED实际使用状态所提供的诸如环境温湿度变化、输入电流的变化、光通量的变化、使用时间的变化这类参数通过相应的实验，并加以公式推导来计算出LED实际的剩余使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种LED老化状态自动检测与寿命评估系统和一种LED老化状态自动检测与寿命评估方法，以解决现有技术中存在的LED样品件需要进行长时间试验才能得出使用寿命，无法对LED样品进行寿命预判，导致LED样品件损坏所带来的维修工作难度大的问题。为了解决上述问题，本专利技术涉及一种LED老化状态自动检测与寿命评估系统，用于对LED样品进行特征参量采集以及用于对LED样品进行寿命试验与寿命评估，其特征在于，包括：电源模块、老化箱、数据采集模块、人机交互模块、寿命评估模块；所述电源模块为直流稳压电源，用于为LED样品、所述老化箱、所述数据采集模块、所述人机交互模块和所述寿命评估模块提供稳定的工作电源；所述老化箱用于对LED样品提供加速老化试验所需温度和湿度，LED样品置入所述老化箱内；所述数据采集模块用于对LED样品加速老化试验状态进行检测，并将采集到的LED样品加速老化试验状态检测参数提供给寿命评估模块；所述人机交互模块通过人工干预，对所述数据采集模块采集到参数进行比对调整，并展示被检测LED样品函数关系；所述人机交互模块启动寿命评估模块，以及对所述寿命评估模块的无效的LED样品寿命试验参数进行剔除；所述寿命评估模块用于根据所述数据采集模块提供的LED样品寿命试验状态检测参数进行运算，以评估单个LED样品在特定环境下的使用寿命。进一步，所述数据采集模块用于对LED寿命试验状态进行检测，即检测多个LED样品在进行加速老化试验过程中所述老化箱提供的温度和湿度参数，检测LED样品在加速老化试验过程中所流经的电流参数，以及检测LED样品在寿命试验过程中的光通量和LED的通电正常运行时间参数。进一步，所述人机交互模块通过人工干预，对所述数据采集模块采集到的LED样品寿命试验状态参数和所述人机交互模块的预设定参数进行比对，对LED样品寿命试验状态参数进行调整，选定不同类型的多个LED样品寿命试验电流，包括恒定电流、阶跃电流、脉冲电流以及工频正弦电流，同时能够调整寿命试验电流的大小；并周期采集LED样品寿命试验状态参数；同时所述人机交互模块用于展示被检测LED样品寿命试验状态参数之间的函数关系图，所述函数关系图为LED时间和温度变化曲线以及时间和光通量变化曲线；所述人机交互模块启动寿命评估模块,通过所述人机交互模块剔除所述寿命评估模块无效的LED寿命试验参数。本专利技术还涉及一种LED老化状态自动检测与寿命评估方法，其特征在于，包括：电源模块、老化箱、数据采集模块、人机交互模块、寿命评估模块；所述自动检测与寿命评估方法包括如下的步骤：步骤S1：LED样品置入老化箱进行加速老化试验，数据采集模块采集加速老化试验参数；步骤S2：定期从老化箱内取出进行加速老化试验的LED样品，并通过采集光通量数值以反馈加速老化试验状态；当加速老化试验达到停止寿命试验终止条件，则停止加速老化试验，并启动寿命评估模块；步骤S3：LED样品加速老化试验参数传输至寿命评估模块，寿命评估模块通过采用概率统计的方法计算寿命试验的LED样品在加速应力下的平均试验时间；步骤S4：寿命评估模块建立多个LED样品的寿命预测模型；步骤S5：寿命评估模块对寿命预测模型进行参数确定；步骤S6：寿命评估模块根据最终检测寿命试验参数对多个LED样品进行剩余寿命预测。进一步，步骤S1：LED样品置入老化箱进行加速老化试验，数据采集模块采集加速老化试验参数；具体为老化箱为LED样品进行加速老化试验，并检测加速老化试验参数；试验所需温度和湿度，所述数据采集模块采集LED样品在老化箱进行加速老化试验，并检测加速老化试验参数；试验状态检测参数，并提供给所述寿命评估模块；且所述人机交互模块通过人工干预，对所述数据采集模块采集到参数进行比对调整，并展示被检测LED样品函数关系。进一步，步骤S2：定期从老化箱内取出进行加速老化试验的LED样品，并通过采集光通量数值以反馈加速老化试验状态；当加速老化试验达到停止寿命试验终止条件，则停止加速老化试验，并启动寿命评估模块；具体为从所述老化箱内取出进行寿命试验的LED样品，采用光通量测试仪，对所述老化箱内取出的LED样品进行通电试验，当LED样品光通量减少50％以上时，即判定为LED样品失效，该样品退出试验；并同时满足LED样品中产生失效的LED样品数量占总体数量2/3以上，即该LED样品中2/3以上样品退出试验时，达到试验终止条件，即停止寿命试验；此时可以开启寿命评估模块。进一步，步骤S3：LED样品加速老化试验参数传输至寿命评估模块，寿命评估模块通过采用概率统计的方法计算寿命试验的LED样品在加速应力下的试验时间；具体为：通过所述数据采集模块采集到的多个LED样品寿命试验检测参数中有关试验时间的参数，采用平均秩法计算经验故障分布函数进行计算：式中AK-1初始为0，n为样品个数,通过计算得出ΔAk的值，ΔAk为平均秩次增量，k为退出样品的顺序号,i为所有样品的按退出首次时间顺序排列号；Ak＝Ak-1+ΔAk(2)将式(1)中的ΔAk的值和AK-1的值相加得出式(2)中的Ak的值，其中Ak为退出样品的平均秩次；式中F(tk)为累积故障率,tk为第k个样品的退出前运行时间(h)；R(t)＝1-F(tk)(4)将式(3)中F(tk)值代入式(4)中得出R(t)的值,通过行数计算式以计算经验可靠性指标，其中R(t)为经验可靠度；通过上述公式(1)-(4)计算出的经验可靠性指标后，采用双参数威布尔分布模型对经验可靠性指标参数进行估计；双参数威布尔分布的失效率函数λ(t)表达式如下：式中α为尺度参数，β为形状参数,t为时间，通过将α、β和t的值带入失效率函数λ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED老化状态自动检测与寿命评估系统，用于对LED样品进行特征参量采集以及用于对LED样品进行寿命试验与寿命评估，其特征在于，包括：电源模块、老化箱、数据采集模块、人机交互模块、寿命评估模块；所述电源模块为直流稳压电源，用于为LED样品、所述老化箱、所述数据采集模块、所述人机交互模块和所述寿命评估模块提供稳定的工作电源；所述老化箱用于对LED样品提供加速老化试验所需温度和湿度，LED样品置入所述老化箱内；所述数据采集模块用于对LED样品加速老化试验状态进行检测，并将采集到的LED样品加速老化试验状态检测参数提供给寿命评估模块；所述人机交互模块通过人工干预，对所述数据采集模块采集到的参数进行比对调整，并展示被检测LED样品函数关系；所述人机交互模块启动寿命评估模块，以及对所述寿命评估模块的无效的LED样品寿命试验参数进行剔除；所述寿命评估模块用于根据所述数据采集模块提供的LED样品寿命试验状态检测参数进行运算，以评估LED样品在实际使用条件下的寿命。

【技术特征摘要】
1.一种LED老化状态自动检测与寿命评估系统，用于对LED样品进行特征参量采集以及用于对LED样品进行寿命试验与寿命评估，其特征在于，包括：电源模块、老化箱、数据采集模块、人机交互模块、寿命评估模块；所述电源模块为直流稳压电源，用于为LED样品、所述老化箱、所述数据采集模块、所述人机交互模块和所述寿命评估模块提供稳定的工作电源；所述老化箱用于对LED样品提供加速老化试验所需温度和湿度，LED样品置入所述老化箱内；所述数据采集模块用于对LED样品加速老化试验状态进行检测，并将采集到的LED样品加速老化试验状态检测参数提供给寿命评估模块；所述人机交互模块通过人工干预，对所述数据采集模块采集到的参数进行比对调整，并展示被检测LED样品函数关系；所述人机交互模块启动寿命评估模块，以及对所述寿命评估模块的无效的LED样品寿命试验参数进行剔除；所述寿命评估模块用于根据所述数据采集模块提供的LED样品寿命试验状态检测参数进行运算，以评估LED样品在实际使用条件下的寿命。2.根据权利要求1所述的LED老化状态自动检测与寿命评估系统，其特征在于，所述数据采集模块用于对LED寿命试验状态进行检测，检测多个LED样品在进行加速老化试验过程中所述老化箱提供的温度和湿度参数，检测LED样品在加速老化试验过程中所流经的电流参数，以及检测LED样品在寿命试验过程中的光通量和LED的通电正常运行时间参数。3.根据权利要求1所述的LED老化状态自动检测与寿命评估系统，其特征在于，所述人机交互模块通过人工干预，对所述数据采集模块采集到的LED样品寿命试验状态参数和所述人机交互模块的预设定参数进行比对，对LED样品寿命试验状态参数进行调整，并周期采集LED样品寿命试验状态参数；同时所述人机交互模块用于展示被检测LED样品寿命试验状态参数之间的函数关系图，所述函数关系图为LED时间和温度变化曲线以及时间和光通量变化曲线；所述人机交互模块启动寿命评估模块,通过所述人机交互模块剔除所述寿命评估模块无效的LED寿命试验参数。4.一种LED老化状态自动检测与寿命评估方法，其特征在于，包括：电源模块、老化箱、数据采集模块、人机交互模块、寿命评估模块；所述自动检测与寿命评估方法包括如下的步骤：步骤S1：LED样品置入老化箱进行加速老化试验，数据采集模块采集加速老化试验参数；步骤S2：定期从老化箱内取出进行加速老化试验的LED样品，并通过采集光通量数值以反馈加速老化试验状态；当加速老化试验达到停止寿命试验终止条件，则停止加速老化试验，并启动寿命评估模块；步骤S3：LED样品加速老化试验参数传输至寿命评估模块，寿命评估模块通过采用概率统计的方法计算寿命试验的LED样品在加速应力下的平均试验时间；步骤S4：寿命评估模块建立多个LED样品的寿命预测模型；步骤S5：寿命评估模块对寿命预测模型进行参数确定；步骤S6：寿命评估模块根据最终检测寿命试验参数对多个LED样品进行剩余寿命预测。5.根据权利要求4所述的LED老化状态自动检测与寿命评估方法，其特征在于，步骤S1：LED样品置入老化箱进行加速老化试验，数据采集模块采集加速老化试验参数；具体为老化箱为LED样品进行加速老化试验，并检测加速老化试验参数；试验所需温度和湿度，所述数据采集模块采集LED样品在老化箱进行加速老化试验，并检测加速老化试验参数；试验状态检测参数，并提供给所述寿命评估模块；且所述人机交互模块通过人工干预，对所述数据采集模块采集到参数进行比对，展示被检测LED样品函数关系。6.根据权利要求5所述的LED老化状态自动检测与寿命评估方法，其特征在于，步骤S2：定期从老化箱内取出进行加速老化试验的LED样品，并通过采集光通量数值以反馈加速老化试验状态；当加速老化试验达到停止寿命试验终止条件，则停止加速老化试验，并启动寿命评估模块；具体为从所述老化箱内取出进行寿命试验的LED样品，采用光通量测试仪，对所述老化箱内取出的LED样品进行通电试验，当LED样品光通量减少50％以上时，即判定为LED样品失效，该样品退出试验；并同时满足LED样品中产生失效的LED样品数量占总体数量2/3以上，即该LED样品中2/3以上样品退出试验时，达到试验...

【专利技术属性】
技术研发人员：石颉，田昌前，赵德宇，董佳琦，袁晨翔，孔维相，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32