Под надежностью понимают свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах, в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Для источников света с циклическим характером работы срок службы и наработка до отказа могут определяться, например, числом включений ламп.
Надежность источников света определяется безотказностью, долговечностью и сохраняемостью. Требования к надежности источников света могут выражаться через значения следующих показателей:
срок службы (продолжительность горения);
наработка до отказа (минимальная продолжительность горения); интенсивность отказов;
срок сохраняемости.
Под безотказностью понимают способность изделия сохранять работоспособность в течение определенного времени. Долговечность характеризуется способностью изделия сохранять работоспособность до разрушения. Сохраняемость определяется способностью изделия сохра-' нять свои свойства и параметры при эксплуатации после хранения и транспортировки, срок и условия которых определены документацией Отказ — это потеря способности изделия выполнять заданные функции.
Значения показателей надежности устанавливаются, исходя из назначения источника света, требований заказчика, достигнутого уровня надежности аналогичных изделий с учетом перспектив развития и экономических затрат, связанных с обеспечением надежности, а также возможности определения показателей надежности экспериментальным путем с необходимой точностью и достоверностью. Количественные значения показателей надежности устанавливаются в режимах, близких к эксплуатационным с учетом воздействующих факторов.
Минимальная продолжительность горения каждой лампы определяется как нижняя граница одностороннего допуска с определенной доверительной вероятностью. Ее указывают в часах для определенных режимов работы источников света. Как правило, она должна соответствовать одному из значений: 100, 300, 500, 1000, 2000, 3000, 5000, 10 000, 15 000 и более. Только в технически обоснованных случаях допускается устанавливать другие значения минимальной продолжительности горения.
Для контроля безотказности, долговечности и сохранности большинства типов источников света применяют одноступенчатый выборочный контроль. Объем выборки при этом берется в соответствии с указанным в нормативно-технической документации на конкретное изделие. Для отдельных типов источников света разрешается использовать двухступенчатый контроль.
а) Испытания на безотказность.
Испытание источников света на безотказность совмещают, как правило, с испытаниями на срок службы (продолжительность горения). Время испытаний устанавливают в зависимости от требований к изделию равным минимальной продолжительности горения или (если нормируется средняя продолжительность горения) определяют долей средней продолжительности горения. Например, для ламп накаливания в соответствии с ГОСТ 19190-73 время испытаний равно 125 % средней продолжительности горения.
Выборку ламп для испытаний на безотказность комплектуют изделиями, изготовленными в течение контролируемого времени и выдержавшими приемо-сдаточные испытания. При одноступенчатом контроле результаты испытаний на безотказность считаются удовлетворительными, если в выборке за время, для которого нормируется безотказность, число отказов не превысит допустимого.
При двухступенчатом контроле сделанную выборку источников света делят на две части. Например, в соответствии с указанными рядами:
Все источники света первой части выборки подвергают испытаниям. При этом если в ней не обнаружено ни одного отказавшего источника света, то результаты испытаний считают удовлетворительными и испытания второй части выборки не проводят. В противном случае проводят испытания второй части выборки. Необходимый объем выборок устанавливается для конкретных изделий в нормативно-технической документации.
Периодичность испытаний на безотказность при серийном производстве устанавливается равной 3, 6 или 12 мес. В технически и экономически обоснованных случаях можно устанавливать иную периодичность испытаний.
б) Испытания на долговечность.
Испытания на долговечность могут проводиться при периодических, типовых и квалификационных испытаниях источников света.
Испытаниям на долговечность источники света подвергаются в ходе производства периодически, а также при перерыве производства на время, превышающее срок периодичности. Периодичность испытаний на долговечность устанавливается в соответствии с назначением изделия и требованиями к нему. Испытания на долговечность в составе периодических испытаний проводят в течение времени, необходимого для подтверждения минимальной или средней продолжительности горения.
Результаты испытаний на долговечность считаются удовлетворительными, если в течение минимальной продолжительности горения число отказов не превысит допустимого. В противном случае проводится их анализ, на основе которого разрабатываются необходимые мероприятия по устранению причин отказов. При этом в зависимости от числа отказов и числа источников света в выборке отгрузку и приемку продукции продолжают или приостанавливают.
При проведении квалификационных, а также некоторых других специальных испытаний испытания на долговечность продолжают сверх времени, необходимого для подтверждения минимальной продолжительности горения. При этом может определяться гамма-процентный ресурс и интенсивность отказов.
В производственных условиях источники света, как правило, испытываются на долговечность на специальных стендах при подаче на них стабилизированного питающего напряжения.
Испытание на долговечность люминесцентных ламп в настоящее время ведется в режиме восьми включений и выключений в сутки— в трехчасовом цикле. Параметром-критерием, кроме отказа катода, является световой поток ламп. Согласно ГОСТ контрольными точками для определения степени стабильности светового потока являются 40, 70 и 100% срока службы. Однако, учитывая длительность испытаний для получения информации, измерения светового потока в ходе испытаний ламп на долговечность следует производить в начале испытаний после 100, 500, 1000 ч и далее через каждые 1000 ч горения до 70% срока службы, а затем и после 100% длительности испытания (горения) на срок службы.
Рис. 10.13. Графики зависимости параметров ламп накаливания от напряжения питания:
а — вакуумные лампы; б — газополные лампы; 1 — продолжительность горения; 2 — световой поток; 3 — световая отдача; 4 — потребляемая мощность; 5 — ток лампы
в) Испытания на сохраняемость.
Испытания источников света на сохраняемость проводят при освоении производства, а также при необходимости при типовых испытаниях освоенных изделий. Сохраняемость источников света определяется испытанием на транспортирование и на хранение.
Выборку делают методом случайного отбора из ламп текущего производства, выдержавших приемо-сдаточные испытания. Результаты испытаний считаются удовлетворительными, если в течение и по окончании испытаний не обнаружено отказавших источников света.
г) Ускоренные испытания.
С каждым годом расширяется выпуск высоконадежных источников света, имеющих большие сроки службы. Практическая проверка таких ламп затруднена, так как требуются большие объемы выборок и длительное время испытаний. Это затрудняет оперативное вмешательство в производственный процесс их изготовления для устранения выявленных при испытаниях недостатков. Поэтому необходимы методы ускоренной оценки показателей качества ламп по данным незавершенных испытаний, методы прогнозирования.
Таких методов известно несколько, в том числе: метод максимального правдоподобия, сокращающий время испытаний на 20—30%; метод форсирования испытательного режима, сокращающий время испытаний на 10% и более, и др.
Практически для ламп накаливания в этих целях допускается наряду с испытаниями в номинальных режимах проводить испытания при форсированных режимах, в частности при повышении питающего напряжения на 10% номинального. При таком режиме ускоряется распыление вольфрама и продолжительность горения ламп искусственно сокращается. Прогнозирование долговечности таких ламп основано на известной зависимости световых и электрических параметров и продолжительности горения от изменения питающего напряжения (рис. 10.13).
Как видно из графика, повышение напряжения питающей сети всего лишь на 1% сокращает продолжительность горения ламп на 13—14%, повышает световой поток на 3,5% и увеличивает потребляемую мощность на 1,5%.
Для люминесцентных ламп также предложено несколько методов ускоренных испытаний на долговечность:
испытание ламп в режиме частых включений и выключений;
испытание при повышенном рабочем токе;
испытание при питании ламп током с ухудшенным формфактором (формой кривой тока);
на основе определения уровня термоэлектронной эмиссии;
на основе наблюдения за движением «катодного пятна» и др.