UV-C LED module 신뢰성 시험 설계

Abstract

살균 기능을 가진 275nm~278nm 최대 방사 성능의 UV-C LED package 또는 module은 국내의 경우, 2010년대 중후반부터 상품화되었으나 LED 열화 성능에 대한 국외 논문을 제외하고, 공인 기관 또는 국제 협회 등에서 제정, 발행된 신뢰성 시험 규격은 현존하지 않는다. 또한 UV-C LED package 제조사에서 제정되는 부품 사양서에서의 자체 보증 시험 규격은 존재하나 각 시험 항목과 조건에 대한 설정 근거 등은 명확하지 않다. 이와 같이 기업체에서 과거 개발 또는 양산 경험이 없는 아이템을 개발할 경우, 초기 개발 단계에 신규 신뢰성 시험을 설계해야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 개발 단계의 신제품 신뢰성 시험 항목, 조건(가혹도)과 시료 크기 등을 결정하기 위해 필요한 방법론을 조사하고 살균 기능의 UV-C LED module에 대해 사례 연구를 하였다. 신뢰성 시험 설계 절차로서 우선 시험 대상 아이템에 대한 1)사용 환경을 조사, 수집하여 신뢰성 시험을 통해 검증되어야 할 사항을 정의하고, 2)서브 시스템 또는 시스템일 경우, Parameter Diagram을 통해 입출력 및 제어 신호에 대한 설계 파라미터들과 소음 인자 및 시스템 내부에서의 상호 작용에 대해 정의할 수 있으며, 3)team approach 전개 방식의 FMEA를 실시하여 잠재된 고장 모드와 메커니즘을 분석하고, 이를 바탕으로 4)2 stage QFD를 진행하여 아이템 요구 기능과 사용 환경에 의한 스트레스, 고장 모드와 시험 항목간의 상관 관계와 우선 순위를 도출한다. 마지막으로 5)통계적 접근 또는 국제 규격 참조 등 여러 방법에 의해 시료 크기를 결정할 수 있다.