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智能化与AI应用 GaN器件 ★ 5.0

适用于右删失数据的逆幂律-正态模型及其在有机发光二极管寿命预测中的应用

The Inverse Power Law-Normal Model for Right-Censored Data With Application to Life Prediction of Organic Light-Emitting Diodes

作者 Omar Kittaneh · Sara Helal · M. A. Majid
期刊 IEEE Transactions on Electron Devices
出版日期 2025年2月
技术分类 智能化与AI应用
技术标签 GaN器件
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 逆幂律 - 正态模型 极大似然法 经典最小二乘法 变异系数 有机发光二极管
语言:

中文摘要

本研究将适用于完整数据的逆幂律 - 正态(IPL - 正态)模型推广至右删失数据,假设变异系数保持恒定且不受应力影响。利用新的简单却基本的恒等式,推导出该模型的加速参数和广义变异系数的最大似然(ML)估计方程。广义变异系数的最大似然估计方程是显式的,并且推广了之前针对完整数据所引入的对应方程。将最大似然法与经典最小二乘法(LS)进行了比较。尽管最大似然法计算繁琐且对数值敏感,但本文更倾向于使用最大似然法而非最小二乘法,原因很关键,即只有最大似然法能够估计广义变异系数。不过,出于其他一些原因,本文仍建议同时使用这两种方法。基于标准的完整寿命样本实际数据(此前已有多项研究对其进行过讨论,但本研究中为删失数据),利用推广后的 IPL - 正态模型精确确定有机发光二极管的寿命模型。

English Abstract

This work generalizes the inverse power law-normal (IPL-normal) model for complete data to right-censored data, assuming that the coefficient of variation remains constant and free of stress. The maximum likelihood (ML) estimating equations of the model’s accelerating parameters and the general coefficient of variation are derived using new trivial but fundamental identities. The ML estimating equation of the general coefficient of variation is explicit and generalizes its counterpart for complete data, which was previously introduced. The ML method is compared with the classical least squares (LS) technique. Although the ML method is laborious and numerically sensitive, this article favors ML over LS for a drastic reason that only ML can estimate the general coefficient of variation, but it still recommends using both the methods for some other reasons. The generalized IPL-normal model is used to precisely specify the life model of organic light-emitting diodes based on a standard real data of complete samples of lives which was discussed in several previous works but censored in this work.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这篇关于逆幂律-正态模型的可靠性分析研究具有重要的技术参考价值。该模型针对右删失数据的寿命预测方法,可直接应用于我司光伏逆变器、储能系统等核心产品的可靠性评估与寿命预测。

在实际应用层面,我司产品如组串式逆变器、储能变流器中的功率半导体器件、电解电容等关键元器件,其长期可靠性测试往往面临试验周期长、成本高的困境。该模型通过加速寿命试验数据建立寿命预测模型,特别是其处理右删失数据的能力,能够有效利用未完全失效的试验样本信息,显著缩短产品验证周期。论文中提出的最大似然估计方法虽然计算复杂度较高,但能够精确估计变异系数这一关键参数,这对于评估产品一致性和批次稳定性至关重要。

技术成熟度方面,该模型已在OLED器件上得到验证,但向光伏储能领域迁移仍需考虑应用场景差异。我司产品工作环境更为复杂,涉及温度循环、湿热、电应力等多重加速因子的耦合作用,单一逆幂律模型可能需要扩展为多应力模型。同时,模型对数值计算的敏感性也对我司研发团队的统计分析能力提出更高要求。

建议将此方法纳入我司可靠性工程工具链,重点应用于新一代碳化硅器件、大容量储能系统的寿命评估,结合我司海量现场运行数据进行模型校准,建立具有阳光电源特色的产品寿命预测体系,进一步巩固我司在新能源装备可靠性领域的技术领先地位。