【導(dǎo)讀】LED顯示屏壽命與環(huán)境有關(guān)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(shù)、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(shù)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(chǔ)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(shù)壽命是產(chǎn)品在技術(shù)上有存在價值的期限，即從產(chǎn)品開始使用，至被技術(shù)上更為先進的新型設(shè)備所替代的全部經(jīng)歷期，技術(shù)壽命的長短決定于設(shè)備無形磨損的速度，事實上，目前LED顯示屏的技術(shù)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(shù)、視覺原理、計算機技術(shù)、視頻技術(shù)、電子技術(shù)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(dāng)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?qū)嶒炇移茐男杂涗洠塾嬈骄玫降臄?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(dāng)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(guān)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(guān)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(yán)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(dǎo)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(yán)重時導(dǎo)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?；覊m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(dǎo)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(yīng)，還有利原電池的產(chǎn)生，特別是當(dāng)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(yīng)是在非金屬部件表面形成導(dǎo)致這些材料的絕緣和介質(zhì)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(dǎo)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(dāng)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(dāng)于接收天線，把輻射干擾引入系統(tǒng)，這種干擾嚴(yán)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(shè)備在正常使用和試驗中經(jīng)常受到環(huán)境沖擊和振動。當(dāng)產(chǎn)生的偏斜引起的機械應(yīng)力超過了構(gòu)件部件允許的工作應(yīng)力時，這種環(huán)境可引起部件和結(jié)構(gòu)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(guān)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(guān)電源的老化，當(dāng)然開關(guān)電源不一定馬上失效，但會使它的壽命迅速降低。
結(jié)語
從上述的各種環(huán)境因素對產(chǎn)品可靠性指標(biāo)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(shè)計過程中加以考慮。這樣才能保證有充分的環(huán)境強度結(jié)合到可靠性設(shè)計中。當(dāng)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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