Структурно-функциональная модель управления качеством светодиодных источников света, используемых в малых космических аппаратах

V P Kuzmenko; S V Solyoniy; E A Frolova; A P Bobryshov

doi:10.22213/2413-1172-2026-1-35-43

Authors

V. P. Kuzmenko Saint Petersburg State University of Aerospace Instrumentation
S. V. Solyoniy Saint Petersburg State University of Aerospace Instrumentation
E. A. Frolova Saint Petersburg State University of Aerospace Instrumentation
A. P. Bobryshov Saint Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2026-1-35-43

Keywords:

led light sources, small spacecrafts, product quality control, digital product passport, light flux degradation, extreme operating conditions

Abstract

The work is devoted to the development and justification of a structural and functional model for quality control of LED light sources used for small CubeSat spacecraft and methods for its application, taking into account the multifactorial nature of LED light sources and the extreme operating conditions of small spacecraft. Based on a comparative analysis of lighting and aerospace open regulatory documentation, methodological gaps have been identified: the lack of an end-to-end procedure for assessing the suitability (qualification) of LED light sources, the limited applicability of earth-based models for predicting the degradation of product light characteristics in relation to possible long-term space missions of small spacecraft, as well as the limited relevance of selective statistical control, which is characteristic of small spacecrafts. As a solution, a structural-functional model for quality control of LED light sources used for small spacecrafts is proposed, built on the principles of the V-model, where each stage of development on the left side of the letter V (from requirements to detailed design) has a corresponding testing and verification/validation stage on the right side (from component to acceptance testing), ensuring early test planning, strict quality control, and compliance with requirements, but low flexibility. The results of the study form the basis for the development of new approaches to conrol the quality of semiconductor light sources used in aerospace systems.

Author Biographies

V. P. Kuzmenko, Saint Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

PhD in Engineering, Associate Professor

S. V. Solyoniy, Saint Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

PhD in Engineering, Associate Professor

E. A. Frolova, Saint Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

PhD in Engineering, Associate Professor

A. P. Bobryshov, Saint Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

старший преподаватель кафедры электромеханики и робототехники, заведующий образовательной фабрикой по электрическим зарядным станциям инженерной школы

References

Doyle M. (2022) Design, development, and testing of flight software for EIRSAT-1: a university-class Cube Sat enabling astronomical research. Proc. of SPIE, vol. 12189, pp. 1218915-1-1218915-19. DOI: 10.1117/12.2627464

Piergentili F. (2022) Satellite early identification through LED observations: First in-orbit results from WildTrackCube-SIMBA. Acta Astronautica. DOI: 10.1016/j.actaastro.2022.01.014

Вострецова Л. Н., Адамович А. А. Влияние γ-облучения на электрические и оптические характеристики светодиодов на основе InGaN/GaN // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2020. № 4 (56). С. 69-79.

Королёв П. С. Комплексный метод оценки показателей безотказности радиотехнических устройств космической аппаратуры // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2021. Т. 64, № 4. С. 316-328.

Кузьменко В. П., Солёный С. В. Моделирование освещенности от светодиодного осветительного прибора для системы визуального контроля герметизации корпуса малого космического аппарата // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2025. Т. 28, № 3. С. 4-14. DOI: 10.22213/2413-1172-2025-3-4-14

Управление качеством на основе цикла Деминга - Шухарта в условиях изменений / В. В. Филатов, И. А. Рамазанов, В. В. Безпалов, С. Ю. Федорук // Журнал прикладных исследований. 2022. Т. 4, № 8. С. 336-341.

Lee C.-C., Huang C.-W., Liao P.-H., Huang Y.-H., Huang C.-L., Lin K.-H., Wu C.-C. (2023) Comprehensive investigation of electrical and optical characteristics of InGaN-based flip-chip micro-light-emitting diodes. Micromachines, vol. 14. DOI: 10.3390/mi14010009

Сравнение эффективности отбраковки потенциально ненадежных светодиодов по пороговому току и прямому падению напряжения / О. А. Радаев, И. В. Фролов, В. А. Сергеев, С. А. Зайцев // Контроль. Диагностика. 2025. № 7. С. 61-66. DOI: 10.14489/td.2025.07.pp.061-066

Skarżyński K., Żagan W., Krajewski K. (2021) LED luminaires: Many chips-many photometric and lighting simulation issues to solve. Energies. DOI: 10.3390/en14154646

Valetti L., Piccablotto G., Taraglio R., Pellegrino A. (2023) Long-term monitoring campaign of LED street lighting systems: Focus on photometric performances, maintenance and energy savings. Sustainability. DOI: 10.3390/su152416910

Ferrero A., Velazquez J., Pons A., Campos J. (2018) Index for the evaluation of the general photometric performance of photometers. Optics Express, vol. 26, pp. 18633-18643. DOI: 10.1364/OE.26.018633

Ikonen E. (2023) Recent advances and perspectives in photometry in the era of LED lighting. Measurement Science and Technology, vol. 35. DOI: 10.1088/1361-6501/ad0de6

Hong Y., Kwak M., Jeon S. (2025) Study on reliability of lead-free mixed BGA soldering process for application of space-grade PBA. Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology. DOI: 10.9766/kimst.2025.28.1.052

Brinlee S., Popelar S. (2023) A physics-of-failure investigation of flip chip reliability based on lead-free solder fatigue modeling. IMAP Source Proceedings. DOI: 10.4071/001c.74728

Вострецова Л. Н., Махмуд-Ахунов М. Ю., Чулакова А. А. Деградация структур на основе InGaN/GaN под действием γ-облучения // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2022. № 3 (63). С. 72-84.

Методы и инструменты управления рисками на высокотехнологичном машиностроительном предприятии, оснащенном виброактивным оборудованием / П. А. Лонцих, Е. Ю. Головина, Н. П. Лонцих, И. И. Лившиц // Вестник МГТУ имени Г. И. Носова. 2024. № 2 [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metody-i-instrumenty-upravleniya-riskami-na-vysokotehnologichnom-mashinostroitelnom-predpriyatii-osnaschennom-vibroaktivnym (дата обращения: 23.11.2025).

Ikonen E. (2023) Recent advances and perspectives in photometry in the era of LED lighting. Measurement Science and Technology, vol. 35. DOI: 10.1088/1361-6501/ad0de6

Кузьменко В. П. Модель оценки срока службы светодиодных осветительных приборов с учетом системных факторов эксплуатации // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2025. Т. 28, № 4. С. 12-21. DOI: 10.22213/2413-1172-2025-4-12-21

Baba T., Javed Y., Khan Z., Ali T., Hasbullah N. (2024) Investigation of proton radiation effect on indium gallium nitride light emitting diodes. Periodica Polytechnica Electrical Engineering and Computer Science, vol. 68, pp. 223-231. DOI: 10.3311/ppee.23515

Кунаков Е. П. Применение новых подходов к циклу Деминга // Вестник МГТУ имени Г. И. Носова. 2022. № 1 [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-novyh-podhodov-k-tsiklu-deminga (дата обращения: 23.11.2025).