環保電子節能燈加速壽命試驗數據的統計分析

摘要：提出一種利用加速壽命試驗對環保型電子節能燈進行壽命檢測的新方法。該方法采用威布爾分布函數描述其壽命分布，利用最小二乘法結合阿倫尼斯加速模型完成了對試驗數據的統計和分析。試驗和分析結果表明，該方法能極大縮短壽命檢測時間，實現了在短時間內對正常應力下環保型電子節能燈壽命的科學估計。
關鍵詞：環保型電子節能燈；加速壽命試驗；威布爾分布；壽命評估

環保型電子節能燈，又稱為省電燈泡、電子燈泡、緊湊型熒光燈以及一體式熒光燈，是指將熒光燈與鎮流器(安定器)組合成一個整體的照明設備。隨著我國“綠色照明工程”的啟動，環保型電子節能燈的普及程度越來越高。環保型電子節能燈是一種高可靠、長壽命的電子產品，其壽命可達上萬小時。競爭空前激烈的市場對環保型電子節能燈的可靠性要求越來越高。然而，在正常工作條件下進行的壽命試驗，在時間和經費上來說已成為企業的沉重負擔，在許多情況下，實際上不可能做這種試驗，有的試驗結果出來后，很可能產品已經更新，失去了試驗的意義。因此，迫切需要對環保型電子節能燈進行加速壽命試驗，以期在較短時間內知道環保型電子節能燈的壽命信息。但是，到目前為止，還未曾見到科學有效的加速壽命試驗在這方面的研究報道。
恒定應力加速壽命試驗(簡稱恒加)具有試驗方法簡單、理論成熟、得到信息多、試驗結果較為準確等優點。鑒于此，對兩組環保型電子節能燈進行加速壽命試驗，并結合威布爾分布函數和最小二乘法原理對環保型電子節能燈加速壽命試驗數據進行分析研究，完成了對環保型電子節能燈正常使用條件下的壽命估計。

1 試驗方案與結果
根據環保型電子節能燈的發光原理，選擇溫度作為加速壽命試驗的加速應力，在保持失效機制不變的情況下選取T1=50℃(323．15 K)和T2=70℃(343．15 K)兩組應力水平進行恒加試驗，試驗采用完全壽命試驗，直到該溫度應力水平下的試驗樣品全部失效為止。試驗樣品失效時間記錄如表l所示。

2 實驗數據統計分析
2．1 基本假定
假定1：在溫度加速應力下，環保型電子節能燈的壽命服從兩參數威布爾分布，其分布函數為：

式中，mi為加速應力Ti下的形狀參數，它直接影響著威布爾函數失效密度分布曲線的幾何形狀；ηi為加速應力Ti下的特征壽命，它決定著失效密度分布曲線的陡度，也具體表示出環保型電子節能燈壽命的長短。此假定表明，加速應力水平的改變是不會改變壽命分布模型。
假定2：在各溫度加速應力水平下，環保型電子節能燈的失效機理不變。由于威布爾分布的形狀參數反映失效機理，從數學角度上看就是形狀參數保持不變，因此有：

若各加速應力水平下形狀參數的估計值分別為，那么形狀參數可根據假定2取加權平均：
式中，ni為該溫度加速應力水平下試驗樣品的總數。