【導讀】LED顯示屏壽命與環(huán)境有關系？眾所周知，LED顯示屏具有低功耗、亮度高、安裝靈活，LED壽命從經(jīng)濟、技術、使用、平均壽命四種說法。本文就來探討環(huán)境因素對LED顯示屏壽命的影響。
對LED顯示屏而言，其壽命可分為經(jīng)濟壽命、技術壽命、使用壽命和平均壽命。產(chǎn)品的經(jīng)濟壽命(又稱價值壽命)，是根據(jù)產(chǎn)品的維持費和折舊費來確定的，通常是指在最低年平均使用成本的基礎上，產(chǎn)品的使用期限；經(jīng)濟壽命用于確定產(chǎn)品的最佳折舊年限和最佳更新時機；技術壽命是產(chǎn)品在技術上有存在價值的期限，即從產(chǎn)品開始使用，至被技術上更為先進的新型設備所替代的全部經(jīng)歷期，技術壽命的長短決定于設備無形磨損的速度，事實上，目前LED顯示屏的技術壽命一般只有3年；使用壽命是指產(chǎn)品從投入使用到完全失效的時間。
LED顯示屏作為集LED顯示技術、視覺原理、計算機技術、視頻技術、電子技術于一體的集成系統(tǒng)，又可以分割成相互獨立的部分，而其中每一部分均具有可替換性，因此在實際使用中，LED顯示屏的使用壽命相當長，有的甚至可達數(shù)十年之久。平均壽命(又稱平均無故障工作時間或MTBF)是指兩次故障之間所經(jīng)歷的時間，是一種統(tǒng)計平均值，MTBF值的確定，通常采用理論統(tǒng)計法和經(jīng)驗統(tǒng)計法，理論統(tǒng)計法是根據(jù)器件、組件及約束條件的實際情況，累計平均得到的數(shù)據(jù)。經(jīng)驗統(tǒng)計法是根據(jù)工廠或實驗室破壞性記錄，累計平均得到的數(shù)據(jù)。不管用何種方法產(chǎn)品的可靠性的變化都是有規(guī)律的。以失效率為例，其隨時間的變化曲線像一只浴盆，這就是通常所說的"浴盆曲線"，如圖1所示。從浴盆曲線可以看出，產(chǎn)品的壽命期可分為三個階段：早期壽命期；使用壽命期；損耗壽命期。
上圖所示為著名的"浴盆"曲線，左邊斜線部分為早期故障率，其故障率一般較高且隨著時間推移很快下降。曲線中部為使用壽命期，其故障率一般很低且基本固定。最右部為耗損期，失效率急速升高。電子產(chǎn)品制造商一般通過測試、老化、篩選等手段將早期故障盡量剔除，然后提供給客戶使用。當使用壽命期將盡，產(chǎn)品也即將進入故障高發(fā)期，需要報廢或更新?lián)Q代了。
環(huán)境因素對產(chǎn)品壽命的影響
1、溫度對產(chǎn)品壽命的影響
任何產(chǎn)品在使用壽命期內(nèi)并且只有在合適工作條件下的故障率才很低，而LED顯示屏作為集成的電子產(chǎn)品，它主要由裝連有電子元器件的控制板、開關電源、發(fā)光器件等組成，而所有這些的壽命都與工作溫度有密切的關系。如果實際工作溫度超過了產(chǎn)品規(guī)定的使用范圍，不僅壽命會縮短，而且產(chǎn)品本身也會受到嚴重的損壞。
2、灰塵對產(chǎn)品壽命的影響
為最大限度地延長LED顯示屏的平均壽命，灰塵的威脅也不容忽視。在灰塵比較大的環(huán)境中工作，由于印制板吸附灰塵，而灰塵的沉積會影響電子元器件的熱量散發(fā)，這將導致元件溫度上升，進而出現(xiàn)熱穩(wěn)定性下降甚至產(chǎn)生漏電，嚴重時導致燒毀。另外，灰塵也會吸收水分，腐蝕電子線路，造成短路故障。灰塵體積雖小，但對產(chǎn)品的危害卻不可低估。所以，有必要定期清理，以減少出現(xiàn)故障的概率。在清理顯示屏內(nèi)部的灰塵時，切記斷開電源，小心操作。
3、潮濕對產(chǎn)品壽命的影響
雖然幾乎所有的LED顯示屏都可以在濕度為95%的環(huán)境下正常工作，但潮濕仍是影響產(chǎn)品壽命的重要因素。潮濕氣體會透過封裝材料及元器件的接合面進入到IC器件的內(nèi)部，造成內(nèi)部電路氧化腐蝕斷路，以及組焊接過程中的高溫會使進入IC內(nèi)部的潮濕氣體受熱膨脹產(chǎn)生壓力，使塑料從芯片或引腳框上的內(nèi)部分離(脫層)、線捆接損傷、芯片損傷、內(nèi)部裂紋和延伸到元件表面的裂紋，甚至發(fā)生元件鼓脹和爆裂，又稱"爆米花"，這將導致組裝件返修甚至報廢。更為重要的是那些看不見的、潛在的缺陷會融入到產(chǎn)品中去，使產(chǎn)品的可靠性出現(xiàn)問題。潮濕環(huán)境的可靠性改進方法包括有使用防潮材料、除濕機、保護涂層封蓋等。
4、具有腐蝕性的氣體對產(chǎn)品壽命的影響
濕度和含鹽空氣環(huán)境可引起系統(tǒng)性能的退化，因為它們會加劇金屬部件的腐蝕效應，還有利原電池的產(chǎn)生，特別是當不同類金屬接觸的時候。濕汽和含鹽空氣的另一個有害效應是在非金屬部件表面形成導致這些材料的絕緣和介質特性退化的膜，從而形成泄漏通路。絕緣材料吸收潮氣還可引起材料體積傳導率和耗散系數(shù)的增加。潮濕和含鹽空氣環(huán)境的可靠性改進方法包括使用氣密性密封、防潮材料、除濕機、保護涂層/封蓋和減少使用不同類的金屬等。
5、電磁輻射對產(chǎn)品壽命的影響
射頻輻射對電子系統(tǒng)的干擾一般來自兩個途徑。一個途徑是輻射場的電噪聲干擾直接竄入系統(tǒng)。實驗表明，當場強達到5V/m時，系統(tǒng)肯定會出錯，電磁干擾足以改變CPU程序計數(shù)器PC的數(shù)值，使微機錯誤地"跳出"正在執(zhí)行程序，特別是對小信號電路。而存貯器在場強為15V/m時則無法正常工作。射頻輻射干擾的另一種途徑是通過電源引入的。外架的輸電線相當于接收天線，把輻射干擾引入系統(tǒng)，這種干擾嚴重時可燒毀系統(tǒng)本身的電源。
6、振動對產(chǎn)品壽命的影響
電子設備在正常使用和試驗中經(jīng)常受到環(huán)境沖擊和振動。當產(chǎn)生的偏斜引起的機械應力超過了構件部件允許的工作應力時，這種環(huán)境可引起部件和結構部分的物理損壞。
7、負載對產(chǎn)品壽命的影響
不管是集成芯片還是LED管或是開關電源，是否在額定的負載下工作，負載也是影響壽命的重要因素。因為任何一個元器件都有一個疲勞損傷期，就以電源為例，品牌電源可輸出105%~135%的功率，但如長時間使電源在如此高負載下工作，必然加速開關電源的老化，當然開關電源不一定馬上失效，但會使它的壽命迅速降低。
結語
從上述的各種環(huán)境因素對產(chǎn)品可靠性指標的影響可以看出，產(chǎn)品在壽命周期過程中經(jīng)歷的每種環(huán)境因素都要求在設計過程中加以考慮。這樣才能保證有充分的環(huán)境強度結合到可靠性設計中。當然改善產(chǎn)品的使用環(huán)境、對產(chǎn)品的定期的維護保養(yǎng)不但可以及時排除隱患故障，更有利于提高產(chǎn)品的可靠性，延長產(chǎn)品的平均壽命。
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