LED照明产品的可靠性设计教材

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1、,5.LED照明可靠性的发展趋势分析,4.开展以可靠性为中心的质量提升工程,3.系统可靠性对LED照明产品发展的作用,1. 引言,2.LED照明产品的构成及可靠性现状,主要内容,质量与可靠性,一旦产品制造成功后, 传统质量保障功能就完成 (尽管可能还会寻求持续改进等等) 可靠性: 更关注 “下一步会发生什么” 三包期限内产品的故障率？ 返修率（失效率）是否接收？ 哪些改变能提高产品的可靠性？ （设计制造安装运行维护等等） 可靠性的时机 简单的问题：质量控制解决 复杂的问题：可靠性工程,质量工程和可靠性工程： 关注的焦点,引入我们的话题,LED照明产品的发展与可靠性,规定的条件 亦即使用条件或环

2、境条件 规定的期间 亦即产品寿命 规定的性能/功能 性能或故障的定义,5.LED照明可靠性的发展趋势分析,4.开展以可靠性为中心的质量提升工程,3.系统可靠性对LED照明产品发展的作用,1. 引言,2.LED照明产品的构成及可靠性现状,主要内容,2.1 LED照明产品的构成未来的LED照明，将更加的丰富多彩和超越想象,第三层 光源装置,第二层 控制系统,第一层 驱动电源,2.2 LED照明产品可靠性现状,1) 总的说来不容乐观,LED照明产品的核心产品， 如驱动电源、光源模组等产品 可靠性不受关注 1）国家也没有强制 2）对于可靠性的认知存在误区 POF？SR？ 3）多数没有进行切实有效的可靠

3、性评价,如规定LED寿命为30000h。 看似6年（假定商业照明的平均极限：12h/d），能满足需要吗？ 据此要求计算（按指数分布计算）， 1) 使用1年：将有约10的产品失效 2) 使用3年，累积失效约30% 3) 年平均故障率约为10.5%/年， 6年的时候，将会累积有63.2的产品失效！ 4) 迫切需要有可靠性指标的产品寿命，而不是MTBF ！,2) 可靠性的认知误区,LED产品寿命的解读,正确的认识和理解产品的寿命(MTBF/MTTF),有可靠度指标的产品寿命，更加有意义！,3) 从设计导向看,大部分企业注重功能和外形的设计， 忽视可靠性、环境适应性的设计。 大部分考核仅对性能和安全性

4、进行 对可靠性和环境适应性要求不高。 习惯于出现故障后维修 大量的维修队伍,5.LED照明可靠性的发展趋势分析,4.开展以可靠性为中心的质量提升工程,3.系统可靠性对LED照明产品发展的作用,1. 引言,2.LED照明产品的构成及可靠性现状,主要内容,LED照明产品在发展中的阻力最重要的是可用性和稳定性，其核心就是可靠性。 高的故障率和维修率是突出表现，使得产品在总体上不省钱！,13,1. 企业老板的困惑,为什么有的产品出厂前100%检验合格，而一年后，返修率却高达10%甚至20%。别人的产品却只有5%甚至1或者更低？,3.1. LED照明产品的可靠性高低决定了产品返修率和合格率的高低,老板的

5、困惑,三年，五年，十年包换？ 能否达到？ 如何达到？ 如何更好？,用可靠性工程来回答,LED照明产品,14,可靠度？ 用户要求？ 产品返修率？ 客户满意度？ 是否愿意主动更换LED？,R(t)可靠度，越大越好 t任务时间，客户要求的时间 失效率，越小越好,减小失效率 就要实施可靠性工程,释疑,可靠性设计、可靠性预计、FMEA 、FTA、FRACAS、因果树、排列图、直方图,低价格就有竟争力吗？ 为什么许多妈妈宁可去外国买贵奶粉，也不买国产的便宜的奶粉？高质量的产品是低成本的！总体上省钱 低质量的产品将最终以更大代价来弥补,品牌的核心是什么？广告？ 诚信、质量、可靠性。,反 思,3.2. 提高产

6、品的可靠性是降低企业成本的重要途径,高质量和高可靠的产品是低成本的！,为什么目前LED示范工程没有很好示范效应？ 派出大量的人力/物力去巡查？维修？,系统可靠性设计理念，可能比追求LED器件、电源本身的可靠性更显得重要！,质量/可靠性与寿命周期费用（传统观点）,费用,质量、可靠性,不考虑产品全生命周期费用 质量/可靠性与费用：平衡点,质量/可靠性与寿命周期费用（现代观点）,费用,质量、可靠性,可靠的产品， 总体上最省钱！,提高产品的可靠性 是降低企业成本的重要途径,3.3. 高可靠的产品是消费者的诉求,顾客最关心的，是产品在购买使用一段时间后，是否还能正常使用，这恰恰就是可靠性要回答的问题。,

7、LED照明是一个复杂系统，融合了多类产品，应用也很多，要让消费者接受，易用还要耐用，这是一个挑战！ 减少维修/免维修这就是可靠性。,苹果公司产品的可靠性给LED带来的启示,1年2年合约计划 （产品在合约期限内， 确保出现失效产品的风险可接受） 几乎可以保证全新的替换产品,1年内免费维修： （多数是替换性维修）,符合全球的安全标准,系统稳定的运行 良好的用户体验,良好的产品改进 缺陷改进系统 改进和推出下一代产品,iPhone 4S,iPhone 250小时 iPhone 3G - 300 小时 iPhone 3GS - 300 小时 iPhone 4 - 300 小时 iPhone 4S -

8、200 小时 苹果iOS 5推出之后不久，立即有很多用户抱怨： 此系统的iPhone 4S电池消耗速度极快，即便是在待机状态下。 苹果承认问题的存在，表示更新iOS 5将解决这一问题,根源：可靠性问题 不能达到 预期工作时间,3.4. 高可靠是企业形象和信誉的要求,品牌的核心是质量，高质量的产品必然具有高的可靠性，会赢得消费者的信赖和喜爱，逐渐形成良好的口碑，树立品牌形象，获得更强的市场竞争力。 质量是企业的信誉和生命，它直接决定了企业的形象和生存空间。,3.5.高可靠、高质量是企业由小到大、由大到强的必经之路，是转型升级的重要着力点,国外LED知名公司最近的发力说明了这一点 国内众多企业面临

9、的困境说明了这一点 同功能LED产品的不同价值 产业由小到大，由大到强的发展必须经历质量革命,5.LED照明可靠性的发展趋势分析,4.开展以可靠性为中心的质量提升工程,3.系统可靠性对LED照明产品发展的作用,1. 引言,2.LED照明产品的构成及可靠性现状,主要内容,27,4.1 以可靠性为中心的质量管理工程的技术内容,4.2 可靠性设计：目标要求设计评审评价确认,研发阶段是整个可靠性工作的重点,建立研发可靠性责任制,RCM的持续改进,4.3 对企业管理层的建议,1、企业领导要重视和支持质量管理工作，把可靠性工作放在重要位置；,树立现代质量观 改变研发人员和质量人员“救火”的状态,2、企业管

10、理层认识到“设计质量”对产品固有质量的影响是至关重要的，注重开发阶段并投入大量人力物力提高设计质量，以保证质量问题在“源头”得到根本解决。,4.4 技术层面的建议,1) 可靠性设计技术 2) 零部件和系统管理 3) 加强工艺/过程的控制 4) 加强LED照明设备的环境适应性设计 5) 系统的故障数据累积/追溯数据,1) 可靠性设计技术,1 使用因素 2 应力强度分析 3 设计失效模式影响分析 4 设计的失效模式影响及严酷度分析 5 设计中故障树分析 6 容差和最差情形分析 7 健壮设计 8 人因可靠性 9 X设计,2) 零部件和系统管理,1零部件选择 2材料的选择和控制 3降额的方法和原则 4

11、建立规范,加强元器件采购的质量控制，有效抵制假冒和伪劣元器件,仅9月份，通过DPA技术共剔除假冒、翻新元器件、IC共35型号批次，占企业委托我所实验室进行DPA总数的27.1。 通过失效分析（FA）发现了有15个委托失效分析的元器件、IC是假冒、翻新品，占9月份企业委托我所实验室进行失效分析总数的27.3%。 两项平均为27.2%。,利用失效分析技术和DPA技术对假冒元器件进行鉴别,利用我们的假冒元器件鉴别技术鉴别出来的假冒元器件,3). 加强工艺/过程控制主要ESD、潮敏和装配工艺管控,大量电路板未经使用就出现故障，经分析是元器件和电路分层。,以下是声学扫描显微镜下看到的分层现象,4）加强L

12、ED照明设备的环境适应性设计,对产品进行可靠性预计和故障模式及影响后果分析（FMECA），建立FRACAS系统，对故障进行根源分析RCA/RCFA, 提高设计水平,5）系统的故障数据累积/追溯数据,42,总之，产品质量是设计进去的，生产和管理出来的。 & 加强设计人员的可靠性培训，将可靠性设计进产品； & 强化可靠性审查和组织保证；& 采用先进的工具和手段；& 不可为可靠性而可靠性！质量管理必须从设计阶段开展可靠性工作，只有全过程阶段开展可靠性工作，抓产品质量才抓住了源头。 可靠性设计问题是重中之重，是解决系统可靠性的重要抓手,5.LED照明产品可靠性的发展趋势分析,4.开展以可靠性为中心的质

13、量提升工程,3.系统可靠性对LED照明产品发展的作用,1. 引言,2.LED照明产品的构成及可靠性现状,主要内容,LED智能/智慧照明的控制软件,LED照明产品规模巨大，关联性强，系统软件可能越来越复杂,1.软件的可靠保障是未来LED照明产品可靠性的保障,软件可靠性问题日益重要，能有效的监控和管理产品的降额使用，可靠性管理，可靠性监控等等，它将影响系统的功能、可靠性、安全、兼容性等。,2. LED照明产品的可靠性与性能的一体化设计是产品设计的大趋势。,从只追求产品性能转变为强调产品的可靠性及维修成本，把可靠性要求与性能要求同等看待。 -未来产品设计的趋势,核心思想,在产品开发阶段要尽早考虑和构

14、造可靠性。 将可靠性和性能一样 设计到产品中去。 3. 可靠性同性能一并考核,3 可靠性工程的发展无维修使用期(MFOP),在国际上早在1995年对传统的可靠性定义提出了质疑，在欧洲开始用无维修使用期(MFOP)取代原先的MTBF。 当前国际上兴起在可靠工程中推行失效物理方法的新潮流，目的是设计出不存在随机失效的产品。同时，从故障修理转换到计划预防维修。,无维修使用期(MFOP),要做到“无维修使用期”必须作好如下两项工作： 一是改变可靠性设计思路：以自下而上的可靠性设计方法，取代采用MTBF进行自上而下分配方法。 二是改变可靠性工程工作方法：必须把人力、精力集中于产品研发早期阶段。,4. 以系统可靠性工程的观点重新审视,系统可靠性工程/系统可信性工程是LED照明产品可靠性工作的重要发展方向之一 系统可靠性工程对LED照明产品有着重要的现实意义，并显得日益重要 失效机理POF + 系统可靠性工程SRE，相辅相成，共同推进LED照明产品的系统可靠性,50,在LED照明产品大发展的同时，必须抓住时机，推动中国制造的“质量革命”, 实施“可靠性提升” 提升中国制造的质量品牌。 无论是推动企业转型升级还是实现发展方式转变，质量始终是可行而重要的抓手。可靠性是其核心，是LED照明产品健康发展的保障。,结束语,