DB44/T 1632-2015 道路照明用LED电源控制装置 可靠性测试方法.pdf

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  • 4.2.5温度循环试验

    按GB/T2423.22规定的Nb类进行: a)将受试产品在满足4.1节c所规定的环境温度下,依照产品规范的规定进行功能性能检测; 0 除另有规定外,高温Ta和低温Tb应分别与4.2.1节和4.2.2节规定温度保持一致: 除另有规定外,两个温度暴露时间取3h; 避免造成温度冲击,温变速率不超过5℃/min; e 一次低温和一次高温构成一个完整循环,循环数为5次; 完成后,切断试验箱电源,受试产品从箱中取出,在室温下恢复2h后进行功能性能检测 g 功能性能正常为合格,

    圆钢标准4.2.6恒定湿热试验

    按GB/T2423.3规定进行: a 将受试产品在满足4.1节c所规定的环境温度下,依照产品规范的规定进行功能性能检测; b) 产品在不包装,不通电条件下放入试验箱; C 不加湿条件下升温到40℃直至产品达到温度稳定后,加湿至95%RH; 除另有规定外,试验持续时间为96h; 试验过程中保持通电; f 完成后,在室温下恢复1h后进行功能性能检测,恢复时间不得长于2h,试验后检测应在恢复 完成后尽快检测,优先进行绝缘阻抗和介电强度检测,除另有规定外,检测时间不得长于30min; g)功能性能正常为合格,

    4. 2. 7 振动试验

    按GB/T2423.10规定进行: a)将受试产品在满足4.1节c所规定的环境温度下,依照产品规范的规定进行功能性能检测: b 试验样品不包装、不通电,按其预定使用位置固定在试验台中央,振动方向为垂直方向; C 振动严酷度为: 频率范围:10Hz~55Hz~10Hz; 振幅:0.5mm; 扫描速率:约1oct/min; 持续时间:30min/轴。 d) 完成后,在室温下进行结构、功能性能检测; e) 结构完好,功能性能正常为合格

    按GB2423.5规定进行试验:

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    a 脉冲波形为半波正弦波; b) 峰值加速度:149m/s; c) 脉冲宽度:11ms; d) 3轴18次; e) 完成后,在室温下进行结构、功能性能检测 f) 结构完好,功能性能正常为合格

    4.2.9自由跌落试验

    按GB/T2423.8方法1:自由跌落的规定进行: a 将受试产品在满足4.1节所规定的环境温度下,依照产品规范的规定进行功能性能检测 b 受试产品不通电; C) 跌落高度:500mm; 如无包装,仅完成1次跌落,如有包装,需分别完成无包装跌落和带包装跌落2次跌落; e) 完成后,在室温下进行结构、功能性能检测; 结构完好,功能性能正常为合格

    4. 2. 10 盐雾试验

    按GB/T2423.17规定进行: a)试验前,对产品外观检测,如有规定,可按有关要求对其他项目性能进行检测 b)试验持续时间96h; c)试验完成后,按GB2423.17第6.4节要求进行恢复; d)对受试产品进行最后检测; e 功能性能正常为合格,

    4.2.11气体腐蚀试验

    按GB/T2423.51方法1,程序1的规定进行: a 试验持续时间7d; b) 推荐采用整个产品进行试验,也可以是同材料,同处理工艺的样片; C 腐蚀检测材料的选取需满足GB/T2423.51第6.2已节的规定; d) 试验期间不工作,不允许开箱; e) 恢复后,按照相关规范要求进行检测,如连接器的接触电阻,绝缘电阻等参数,检测结果应

    4. 2.12霉菌试验

    按GB/T2423.16方法2的规定进行: a)试验持续时间28d; b) 推荐采用整个产品进行试验,也可以是同材料,同处理工艺的样片 c) 试验期间不工作; 试验结束后,对外观进行检查,长霉程度不超过2级以下为合格。

    4.2.13外壳防护等级试验

    按GB4208的规定进行。 除非另有规定,外壳防护等级不得小于IP65,即防尘及防喷水; 防尘试验依照GB4208第13.4节规定进行; 一试验在防尘箱中进行:

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    试验所用滑石粉需经金属方孔筛选; 试验持续时间8h 试验后壳内无明显的灰尘沉积,即为试验合格。 防喷水试验依照GB4208第14.2.5节规定进行。 试验在所有可能方向向被试外壳喷水进行; 外壳每平方米喷水时间为1min; 试验持续时间3min; 喷嘴至外壳表面距离:2.5m~3m; 水流量:(12.5±0.625)L/min; 试验后以不影响设备正常使用,不造成安全影响

    对于有可靠性指标(MTBF)验证要求的产品按照GB5080.7中定时截尾方案,方案5:4进行可靠性 考核,如表4所示。

    可靠性评定从定量角度评价产品的预期寿命,基于正常工作应力,不超出产品的极限敏感应力, 采用提高应力条件的加速试验,应力水平不改变正常工作应力条件下的产品失效模式和退化规律,用 于进行产品可靠性的定值表征。

    本标准推荐两种试验条件: 温度:70℃相对湿度:90% 温度:85℃相对湿度:85%

    本标准推荐两种试验条件: 温度:70℃相对湿度:90% 温度:85℃相对湿度:85%

    本标准中加速因子和寿命评估结果的温度基准条件为25℃,即常温。

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    本标准按照GB/T7289提供的方法, 利用应力分析法结合电子元器件失效数据,计算出LED电源控

    表6LED电源控制装置寿命试验方案(置信度90%)

    表7LED电源控制装置寿命试验方案(置信度80

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    加速寿命试验的试验时间=总试验时间/(样品数量×加速因子) 加速寿命试验采用有放回的定时截尾试验方法,即在试验期间,及时更换失效的产品,失效样品 的试验时间不计入有效试验时间。例如,根据方案,总试验时间为33567小时,加速试验时间为t小时 (t=33567/(样品数量×加速因子)),试验进行到140小时时,某个样品失效,暂停试验,更换失效 的试验样品,继续试验,试验记时从140小时开始,以此类推,直到t小时试验结束。

    设某型LED电源控制装置加速寿命试验共进行T小时试验,有r个样品失效。试验样本量为n,产品 系数为k。则对改型LED电源控制装置寿命评估如下:

    功能性能正常为合格。

    对于没有可靠性指标验证要求的产品,则可通过高加速寿命试验(HighlyAcceleratedLife Testing,HALT)快速发现产品的潜在缺陷,经过改进和验证后从而增加产品的可靠性,它通过高应力 可以大大缩短产品研发、设计、生产和上市周期。 HALT试验包括:温度步进应力试验,快速温度循环试验,振动步进试验和综合环境应力试验等四 个阶段,试验步骤如图1所示。详细HALT试验方法参考附录A。 高加速寿命试验实施应注意以下事项: a)对于有温度保护装置产品,在试验温度达到保护温度后,应去除温度保护装置继续试验; b)注重失效分析。在以上四个阶段中,受试产品所产生的任何异常状态应加以记录,且应分析 是否能通过改变设计来克服这些缺陷,并加以修改后再进行下一步骤的试验,使产品的工作极限及破 不极限提高,而达到提高健壮性的目的; C)HALT试验是一个破坏性试验,做HALT试验的产品不能另做它途:

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    8故障的报告、分析和纠正措施系统

    企业应根据自身组织架构建立产品的故障报告、分析和纠正措施系统(FRACAS),利用“信息反 贵,闭环控制”的原理,通过一套规范化的程序,依靠建立的故障审查组织,对产品研制、生产和使 用过程中所有的故障、故障发展趋势、纠正措施的执行情况及其有效性进行严格管理。确保产品的故 障得以按规定的格式进行记录,并在规定时间内向规定的管理级别报告,故障原因得以分析,有效的 纠正措施得以制定、实施、跟踪和监控,最终实现归零管理,防止故障再现,从而实现产品可靠性的 增长。 附录B给出了FRACAS运行指南

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    A.1基本加速因子模型

    加速系数是产品在正常应力水平下达到某一失效概率所经历的试验时间,与产品在加速应力水平 下达到相同失效概率所经历的试验时间之比。那么对于服从指数分布的电子产品,失效率率为常数 其失效概率函数为:

    假设在正常应力水平So下的某元器件的失效分布函数为F),失效率为,‘p.为失效概率达到P

    F(tp.o)=F,(tp.j) “p,0

    而根据基本可靠性的串联模型,各个单元的失效率等于包含的所有元器件失效率之和,产品的 率等于各个单元的失效率之和:

    因此,设备级高温保持加速因子为

    式中 在正常应力水平下第i个组成单元的失效率; 在加速应力水平下第i个组成单元的失效率:

    W 2 (p.0 司 AF= tp.j "i 元 2

    N 2 (p.0 司 2 AF= tp.j "i 元

    在正常应力水平下产品的失效率; n 组成产品的元器件数。

    A.2元器件基本失效率和激活能

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    表A.1LED电源控制装置主要元器件失效率

    1 1 1 z = (313 T+273 Z ref k。 k. 313 25+273, 辅助变量

    Ea 1 元=exp Lk(25+273 T+273 A)xeEazxz AxeEaxzeg

    85C。 其中整流二极管、光电耦合器适用于式A7,电容、电阻、敏压电阻、变压器和电感适用于式A8。 查表A.1中的数据代入A7、A8式,即可得到各类元器件的加速因子,将它与正常应力(25℃)下基 本失效率相乘,可以得到加速条件下的失效率。

    A.3某型LED电源控制装置加速因子(算例

    某型LED电源控制装置元器件清单见表A2,现根据上面的方法计算其加速系数。

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    某型LED电源控制装置元器件清单与失效率预计

    整流二极管在85℃下的失效率:

    Ea =× = 0.073×exp 1 1 25 +273 85 +273 0.4 = 0.073 × exp 1 1 8.6171×10~ 25+27385+273

    = 0.073x13.6 = 0.99339 电容在85℃下的失效率:

    : 0.073x13.6 = 0.99339

    电容在85℃下的失效率:

    = 0.00888x30.338 = 0.2694

    电阻在85℃下的失效率

    = ,× =0.0021× AxeEa×zrgr = 0.0021x

    : 0.0021x 4.01= 0.0084

    压敏电阻在85℃下的失效率:

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    : 0.04x 4.01= 0.161

    变压器在85℃下的失效率:

    光电耦合器在85℃下的失效率:

    0.966xe 0.06x4.66 = 0.00276x

    = 0.00276x2.348 = 0.06481

    表A3该型产品85℃下失效率预计值

    则该型产品85℃下相对于25℃的加速因于 AF=4.909465/0.54056=9.082倍

    则该型产品85℃下相对于25℃的加速因子 AF=4.909465/0.54056=9.082倍

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    HALT试验包括:温度步进试验,快速温度变换试验,振动步进试验和综合环境应力试验四个阶 见图B.1。

    B.1温度步进试验阶段

    图B.1试验实施步骤图

    a)温度步进应力应起始于周围环境温度20~30℃范围(也可从受试产品的设计规范值开始,如 从0℃开始低温步进,从40℃开始高温步进); b)每步阶的增加值不小于10℃; c)每步阶停留时间为受试产品温度稳定时间+测试时间; d)在某一步阶若产品出现功能或性能参数不正常,应降低温度应力,观察产品功能或性能参数 能否恢复正常,以确认是否达到产品工作极限值,例如将温度降(升)回常温或常温与上下温度工作 极限之间的任何步阶; e)一旦当工作极限值被决定之后,就继续增加或降低10℃的应力值以找寻破坏极限值,无论如 何当受试产品不能完全达到某功能时,就必须减低所施加的温度应力,观察其功能是否完全,破坏极 限值的定义为:“受试产品再回复常温后,该机体已无法发挥其正常的功能”; f)在较不易破坏受试产品的情况下,程序上低温试验较高温试验优先执行; g)当发现工作极限值或破坏极限值时,应尽力找寻该极限值的根本原因,若有可能则可在受试 产品上施加更为严厉的环境应力,希望发现更高的极限值,同时收集更多的受试产品的试验数据资料

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    B.2快速温度变换试验阶段

    图B.2温度步进试验部面图(示例)

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    0B44/T1632—2015

    B.3振动步进试验阶段

    图B.3快速温度变换试验剖面(示例)

    a)振动步进试验的初始应力为5GrmS,步进步长为5Grms; b)每一阶段所维持的时间最少为10分钟,并同时在每阶段的停留时间进行功能或性能测试 持续执行振动步进应力试验直到受试产品的工作极限被确定或试验设备的最大极限值已被达 到; d 在每一个振动的停留步阶内的全程时间中,应尽量的执行功能测试; e)推荐在每个(或振动量级20G后的)振动台阶结束后将振动量值降至5Grms土3Grms(微振动), 以及时发现在高量级振动时出现的焊点断裂的情况,振动维持时间一般为2分钟:

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    f)当工作极限值被确定后,可继续执行每次增加5GrmS的步骤直到找到破环极限值或到达试验 设备的最大限制才停止试验;因为受试产品在超过工作极限量值后已无法发挥其完整的功能,故必须 在每个振动台阶结束后将振动量值降至5Grms土3Grms(微振动),使能观察其功能是否正常,当受试产 品的Grms值到达破坏极限值时,其功能将不再恢复正常; g)当试验中发现到达工作或破坏极限值后,要分折其极限值的根本原因;尽可能的将受试产品所 经受的应力加至较高的值,

    不锈钢板标准B.4综合环境试验阶段

    图B.4振动步进试验剖面

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    0B44/T1632—2015

    G为受试产品在振动步进试验中的工作极限振动量级

    住宅标准规范范本图B.5综合环境试验部

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    图B.6高加速寿命试验实施流程

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