[논문]LED조명기기의 필드 열화데이터에 대한 신뢰성 분석에 관한 연구

양승용; 이진우

doi:10.5207/jieie.2011.25.12.054

LED조명기기의 필드 열화데이터에 대한 신뢰성 분석에 관한 연구
A Study on Reliability Analysis for Reliability Testing ＆ Field Degradation Data of LED Lighting 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.25 no.12, 2011년, pp.54 - 59

양승용 (한국조명연구원) , 이진우 (호서대학교 전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

LED lightings typically do not fail catastrophically during use. However, over time the light output will gradually depreciate. Even if there are same LED lighting, they are so different at all. because of dissimilar the use and environment of each LED lighting. In this paper, we make a description of reliability analysis procedures for the degradation data using collected field data. Reliability analysis procedures are consisted of estimating degradation models and failure time, verification of distribution and parameters of the distribution, and reliability measures estimation. At some point in time, the light emitted from an LED lightings depreciates to a level where it is no longer considered adequate for a specific application.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 LED조명기기의 수명과 밀접한 연관성을 가진 고장원인으로 온도, 습도에 의해 열화가 발생한다. 실제 필드에 설치되어 있는 15[W] 컨버터 내장형 LED램프와 60[W] LED 등기구의 성능열화 데이터로부터 수명을 예측하는 신뢰성 분석을 실시하고 그 결과를 비교하여 향 후, LED조명기기 개발에 필요한 현 수준 및 광 특성 변화의 기준을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 LED조명기기의 수명과 밀접한 연관성을 가진 고장원인으로 온도, 습도에 의해 열화가 발생한다. 실제 필드에 설치되어 있는 15[W] 컨버터 내장형 LED램프와 60[W] LED 등기구의 성능열화 데이터로부터 수명을 예측하는 신뢰성 분석을 실시하고 그 결과를 비교하여 향 후, LED조명기기 개발에 필요한 현 수준 및 광 특성 변화의 기준을 제시하고자 한다.
이러한 필드에 설치되어 동작되고 있는 LED조명기기의 고장시간에 따른 수명분포의 적합성 검정을 수행하고 각 모델별 평균수명과 신뢰성 척도를 비교하여 열화데이터에 대한 타당성을 검증하고자 한다.

제안 방법

각 열화데이터에 대해 동일한 열화메커니즘을 갖는지 비교하기 위해, 대수정규분포의 척도모수에 대해 동일성 검정을 수행하였다. 그림 5는 모수검정을 통하여 각 LED조명기기들의 열화데이터의 수명분포 모수가 동일함을 알 수 있다.
표 3은 수명분포로 대수정규분포가 적합하다는 적합성 검정 결과를 보여주고 있다. 적합한 수명분포는 가장 작은 AVGOF (Average goodness of fit) 값을 갖는 분포와 우도함수 증 가장 큰 값을 갖는 분포를 기준으로 결정하였다.

대상 데이터

본 논문에서 신뢰성 분석 대상으로 하는 LED조명기기는 일반조명용으로 주로 사용하고 있는 600×600 60[W] LED등기구와 15[W] 컨버터내장형 LED램프를 대상으로 하고 있으며, 60[W] LED등기구는 문화예술회관에, 15[W] 컨버터내장형 LED램프는 엑스포 건물에 설치된 것이다. 또한 광 특성 열화데이터 측정은 광원의 30[cm] 아래에 조도계와 모니터링 장치를 설치하여 2010년 12월부터 3월에 걸쳐 데이터를 수집하였다.
본 논문에서 신뢰성 분석 대상으로 하는 LED조명기기는 일반조명용으로 주로 사용하고 있는 600×600 60[W] LED등기구와 15[W] 컨버터내장형 LED램프를 대상으로 하고 있으며, 60[W] LED등기구는 문화예술회관에, 15[W] 컨버터내장형 LED램프는 엑스포 건물에 설치된 것이다.

이론/모형

LED조명기기들의 열화모델은 지수모델을 적용하였다[6,7,13]. 지수모델을 적용하여 초기값 대비 70[%] 되는 시점으로 추정된 고장시간은 표 2와 같다.

성능/효과

본 논문에서 분석한 15[W] 컨버터내장형 LED램프의 평균수명은 36,950 시간이고, 60[W] LED등기구의 수명은 32,050 시간으로 추정되었다. 5,000시간의 수명 차이는 사용 · 환경조건이 다르기 때문에 나타나는 결과이다.

후속연구

추후 연구과제로는 열화데이터 분석을 통하여 필드 상의 고장모드를 분석하고 가속(열화)시험 등의 고장 분석 내용과 고장모드와 동일한지 검증에 관한 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	LED조명기기의 열화는 어떤 문제를 일으키는가?	그림 1은 광이 열화 되는 요인 등을 특성요인도(Cause and Effect Diagram)라는 분석기법을 이용하여 나타낸 것이다. 이러한 열화는 이들 요인의 복합적인 작용에 기인한 LED조명기기의 구성 요소인 수지, 형광체, 땜납, 전극 금속, 반도체 결정 등의 순서로 반응 촉진에 의해서 화학적, 물리적 변화나 기계적 고장이 발생한다[8].
	LED조명기기의 수명과 밀접한 연관성을 가진 고장원인은 무엇인가?	본 논문에서는 LED조명기기의 수명과 밀접한 연관성을 가진 고장원인으로 온도, 습도에 의해 열화가 발생한다. 실제 필드에 설치되어 있는 15[W] 컨버터 내장형 LED램프와 60[W] LED 등기구의 성능열화 데이터로부터 수명을 예측하는 신뢰성 분석을 실시하고 그 결과를 비교하여 향 후, LED조명기기 개발에 필요한 현 수준 및 광 특성 변화의 기준을 제시하고자 한다.
	LED조명기기 열화데이터의 신뢰성 분석 절차는?	LED조명기기 열화데이터의 신뢰성 분석 절차는 LED조명기기 성능 저하의 최저기준인 고장판정기준과 고장시간 추정 그리고 수명분포 선정 및 검정 그리고 분포의 모수추정 등으로 이루어진다[1].

참고문헌 (15)

Meeker. W. Q and Escobar. L. A, "Statistical methods for Reliability Data", 1998.
Bain. L. J, "Statiscical Analysis of Reliability and Life Testing Models", 1978.
Nelson. W, "Accelerated Testing Statistical models, Test Plans, and Data Analyses", 1990.
日刊工業新聞社, "LED照明信賴性 Handbook; LED照明推進協議會", 2008.
김진선.조상묵.박창규, "LED Channel Module의 가속수명시험설계", 춘계학술대회, 한국조명전기설비학회, pp. 208-210, 2009.
민경찬.윤양기.김명수, "항공유도로등화용 LED 광원의 가속수명시험", 신뢰성응용연구, Vol.11, No. 2, pp. 127-140, 2011.

원문보기 상세보기
박창규, "LED 열화데이터의 신뢰성 분석", 신뢰성응용연구, Vol.9, pp. 59-69, 2009.

원문보기 상세보기
박창규.조상묵.김진선, "조명용 LED모듈의 신뢰성평가", 춘계학술대회, 한국조명전기설비학회, pp. 21-23, 2009.
박창규.조상묵.이민진.김진선.김정수.정희석.이영주, "Power LED 신뢰성 평가규격 비교 연구", 춘계학술대회, 한국조명전기설비학회, 2008.
전자부품연구원, "LED 산업동향 및 주요 이슈", 2007.
한국조명기술연구소, "LED 기술세미나", 2007.
한국조명기술연구소, "LED 조명 신뢰성 기술 세미나", 2009.
Chang-Kyu Park, Sang-Muk Cho, Jin-Sheon Kim, "LED Reliability Analysis for Degradation data on LEDs", 2nd Lighting Symposium of China, Japan & Korea, Proceeding, pp. 117-120 2009.
RS C 0047, "고휘도 발광다이오드", 2004.
RS C 0153, "조명용 Power LED", 2009.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증