利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效推估LED壽命?
出處:sushangwen 發(fā)布于:2012-10-30 16:46:53
在能源之星部份,2011年7月6日,EPA為了簡(jiǎn)化資格審查程序,特別將住宅照明(RLF)及固態(tài)照明(SSL Luminaires)兩大型態(tài)的燈具規(guī)范整合成【ENERGY STAR? Luminaires Program Requirement V1.1】,并訂定2012年4月1日正式開始實(shí)施,此外燈泡的部分也整合成【ENERGY STAR? Program Requirements for Integral LED Lamps V1.4】,兩份規(guī)范中除了審核的數(shù)據(jù)項(xiàng)增加外,引起較多討論的應(yīng)該是【LM-82光電特性規(guī)范】與【TM-21壽命預(yù)估規(guī)范】的要求已納入其中。
LM-82目前在北美照明協(xié)會(huì)(IESNA)尚未正式出版,其內(nèi)容主要為L(zhǎng)ED Light Engines及Integrated LED Lamps的電性與光學(xué)特性在不同溫度下的特征驗(yàn)證方式,其量測(cè)方式相似于LM-79-08計(jì)劃,但重點(diǎn)為溫度對(duì)電/光參數(shù)的特征影響性評(píng)估。
另一部分則為IESNA于2011年7月25日出版的TM-21-11 (Projecting Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources),此規(guī)范主要是針對(duì)LED光源表現(xiàn)與壽命進(jìn)行預(yù)測(cè),并與日前所公告的LM-80-08 LED流明維持率實(shí)驗(yàn)進(jìn)行連結(jié),應(yīng)用LM-80-08的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來推估LED組件及燈具/燈泡的長(zhǎng)期壽命表現(xiàn)。
一、使用TM-21推估LED燈具壽命步驟為使LED業(yè)者對(duì)TM-21有較清晰的概念,并了解如何善用TM-21推估LED產(chǎn)品,筆者將以四個(gè)程序說明LM-80-08與TM-21-11的應(yīng)用及推估方式:
步驟一 : LED組件供貨商對(duì)其LED Source(Package/Array/Module)進(jìn)行3個(gè)溫度(55℃/85℃/自選溫度)至少6,000小時(shí)的LM-80-08實(shí)驗(yàn)。
★ 樣品數(shù)要求 : (與可推估時(shí)間其有關(guān)連性)

★ 測(cè)試時(shí)間要求 : (與推估精準(zhǔn)度有連結(jié)性)至少6,000小時(shí),建議為10,000小時(shí),每隔1,000小時(shí)需要取得測(cè)試之LED光衰數(shù)據(jù),間隔時(shí)間越短(如:500小時(shí))可提升推估時(shí)的準(zhǔn)確度。
步驟二 : 依TM-21-11公式推估3個(gè)測(cè)試溫度(55℃/85℃/自選溫度)的長(zhǎng)期壽命數(shù)據(jù)。
★ 取得各溫度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)平均值,測(cè)試數(shù)據(jù)取出時(shí)間規(guī)則為:

★ 以Exponential Least Squares Curve-Fit(平方曲線擬合)取得斜率
m(Slope)與截距b(Intercept),計(jì)算m與b時(shí)若測(cè)試時(shí)間越長(zhǎng)間隔越密集,其精準(zhǔn)度將提升,接著計(jì)算出B與α數(shù)值。

★ 依下列公式計(jì)算出各溫度實(shí)驗(yàn)之LED在ENERGY STAR規(guī)定之流明維持率70%時(shí)的壽命時(shí)間數(shù)值。
L70 : 當(dāng)LED流明維持率為70%時(shí)的使用時(shí)間

★ 以步驟一中樣品數(shù)量進(jìn)行可推估倍數(shù)時(shí)間之標(biāo)準(zhǔn)判斷:

表示方式為 :
(6K) : LM-80測(cè)試時(shí)間,(6K)=6,000小時(shí);(10K)=10,000小時(shí)
XX,XXX Hours : 樣品≧20ea,測(cè)試時(shí)間=6,000,可推估6倍為36,000小時(shí)
★ 使用Exponential公式計(jì)算出各時(shí)間之流明維持率,則可以計(jì)算出之?dāng)?shù)據(jù)繪出各測(cè)試溫度的推估壽命曲線圖:

步驟三 : 取得該LED組件置于LED燈具的實(shí)地量測(cè)溫度(In Situ Temperature)。
★ 請(qǐng)參照ISTMT(In Situ Temperature Measurement Test)測(cè)試程序取得LED組件置于LED燈具中的溫度,該測(cè)試溫度位置須與LM-80-08的Ts設(shè)定位置相同,取出之溫度數(shù)據(jù)稱為TMPLED(LED Temperature Measurement Point)。
步驟四 : 以測(cè)量之TMPLED與TM-21計(jì)算之結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插計(jì)算,取得TMPLED的推估壽命數(shù)值。
★ 從三個(gè)測(cè)試溫度點(diǎn)中選出包覆TMPLED近的兩個(gè)溫度點(diǎn)作為計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)。
★ 計(jì)算Arrhenius ModEL溫度加速參數(shù)A并得出Decay Rate:α與定值參數(shù)B0。
★ 以上述之公式計(jì)算出TMPLED的L70數(shù)值,相同程序表示TMPLED之結(jié)果。
★ 套入相關(guān)時(shí)間數(shù)值并繪制出TMPLED與三個(gè)Ts的壽命推估圖。

二、ENERGY STAR / Lighting Facts對(duì)于LED燈具/燈泡的壽命要求
ENERGY STAR在燈具只有兩種規(guī)格,燈具廠商可使用整燈點(diǎn)亮6,000Hrs.,或提交組件廠商的6,000Hrs LM-80與TM-21推估結(jié)果來證實(shí)燈具成品的流明維持率,在燈泡部分標(biāo)準(zhǔn)就較為彈性,用途不同則標(biāo)準(zhǔn)會(huì)進(jìn)行微調(diào),如下表:

三、LED照明高度競(jìng)爭(zhēng)的決勝關(guān)鍵:LED品質(zhì)
照明產(chǎn)品被視為L(zhǎng)ED的商機(jī),然而過去LED價(jià)格過高,雖擁有省電環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),但價(jià)格仍無法與白熾、省電燈泡競(jìng)爭(zhēng)。外加前幾年由于未有相關(guān)質(zhì)量驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)可循,LED質(zhì)量良莠不齊(光衰問題、變色問題等),也導(dǎo)致許多負(fù)面的使用經(jīng)驗(yàn),也造成LED照明使用量遲遲無法有爆炸性的成長(zhǎng)。
不過2012年,LED照明價(jià)格的甜蜜點(diǎn)已提前來到,預(yù)期接下來兩年,LED需求將大幅翻揚(yáng)。當(dāng)LED產(chǎn)品價(jià)達(dá)消費(fèi)者可接受之價(jià)位,LED廠商能否在這波需求翻揚(yáng)時(shí)刻,在眾廠商中脫穎而出,受消費(fèi)者親睞,決勝負(fù)的關(guān)鍵就在于LED的質(zhì)量與壽命。
因此,尋找的實(shí)驗(yàn)室給予協(xié)助,是提升質(zhì)量與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力快速的方法之一。
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