美國環(huán)保署（Environmental Protection Agency, EPA）與能源部（Department of Energy, DOE），自2010年起陸續(xù)對LED光源燈具/燈泡發(fā)布能源之星（Energy STar?）及Lighting Facts標準，讓相關業(yè)者的LED照明產(chǎn)品規(guī)格有所依循，目前國際LED大廠針對LED產(chǎn)品的壽命評估與產(chǎn)品規(guī)格，也以此為依歸。也就是說，LED廠商若想打入國際LED照明市場，勢必取得LED能源之星這張門票。

　　在能源之星部份，去年（2011年）7月6日，EPA為了簡化資格審查程式，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】，并訂定今年（2012年）4月1日正式開始實施，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)范中除了審核的資料項目增加外，引起較多討論的應該是【LM-82光電特性規(guī)范】與【TM-21壽命預估規(guī)范】的要求已納入其中。

　　LM-82目前在北美照明協(xié)會（IESNA）尚未正式出版，其內容主要為LED Light Engines及Integrated LED Lamps的電性與光學特性在不同溫度下的特征驗證方式，其量測方式相似于LM-79-08計劃，但重點為溫度對電/光參數(shù)的特征影響性評估。

　　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LED光源表現(xiàn)與壽命進行預測，并與日前所公告的LM-80-08 LED流明維持率實驗進行連結，應用LM-80-08的實驗資料來推估LED元件及燈具/燈泡的長期壽命表現(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，筆者將以四個程序說明LM-80-08與TM-21-11的應用及推估方式：

　　步驟一 : LED元件供應商對其LED Source（Package/Array/Module）進行3個溫度（55℃/85℃/自選溫度）至少6,000小時的LM-80-08實驗。

　　樣品數(shù)要求 : （與可推估時間其有關連性）

　　測試時間要求 : （與推估精準度有連結性）

　　至少6,000小時，建議為10,000小時，每隔1,000小時需要取得測試之LED光衰資料，間隔時間越短（如：500小時）可提升推估時的準確度。

　　步驟二 : 依TM-21-11公式推估3個測試溫度（55℃/85℃/自選溫度）的長期壽命資料。

　　取得各溫度實驗資料平均值，測試資料取出時間規(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），計算m與b時若測試時間越長間隔越密集，其精準度將提升，接著計算出B與α數(shù)值。

　　y=mx+b,  B=exp（b），a=-m

　　依下列公式計算出各溫度實驗之LED在ENERGY STAR規(guī)定之流明維持率70%時的壽命時間數(shù)值。

　　L70 : 當LED流明維持率為70%時的使用時間

　　以步驟一中樣品數(shù)量進行可推估倍數(shù)時間之標準判斷：

　　表示方式為 : L70（6K） = XX,XXX hours

　　（6K） : LM-80測試時間，（6K）=6,000小時；（10K）=10,000小時

　　XX,XXX Hours : 樣品≧20ea,測試時間=6,000,可推估6倍為36,000小時

　　使用Exponential公式計算出各時間之流明維持率，則可以計算出之資料繪出各測試溫度的推估壽命曲線圖：

　　步驟三 : 取得該LED元件置于LED燈具的實地量測溫度（In Situ Temperature）。

　　請參照ISTMT（In Situ Temperature Measurement Test）測試程式取得LED元件置于LED燈具中的溫度，該測試溫度位置須與LM-80-08的Ts設定位置相同，取出之溫度資料稱為TMPLED（LED Temperature Measurement Point）。

　　步驟四 : 以測量之TMPLED與TM-21計算之結果進行內插計算，取得TMPLED的推估壽命數(shù)值。

　　從三個測試溫度點中選出包復TMPLED近的兩個溫度點作為計算基準點。

　　計算Arrhenius Model溫度加速參數(shù)A并得出Decay Rate:α與定值參數(shù)B0。

　　以上述之公式計算出TMPLED的L70數(shù)值，相同程式表示TMPLED之結果。

　　L70（6K） > XX,XXX hours

　　套入相關時間數(shù)值并繪制出TMPLED與三個Ts的壽命推估圖。

　　二、ENERGY STAR / Lighting Facts對于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亮6,000Hrs，或提交元件廠商的6,000Hrs LM-80與TM-21推估結果來證實燈具成品的流明維持率，在燈泡部分標準就較為彈性，用途不同則標準會進行微調，如下表：

　　三、LED照明高度競爭的決勝關鍵：LED品質

　　照明產(chǎn)品被視為LED的商機，然而過去LED價格過高，雖擁有省電環(huán)保等優(yōu)點，但價格仍無法與白熾、省電燈泡競爭。外加前幾年由于未有相關品質驗證標準可循，LED品質良莠不齊（光衰問題、變色問題等），也導致許多負面的使用經(jīng)驗，也造成LED照明使用量遲遲無法有爆炸性的成長。

　　不過2012年，LED照明價格的甜蜜點已提前來到，預期接下來兩年，LED需求將大幅翻揚。當LED產(chǎn)品價達消費者可接受之價位，LED廠商能否在這波需求翻揚時刻，在眾廠商中脫穎而出，受消費者親睞，決勝負的關鍵就在于LED的品質與壽命。

　　目前，美國能源之星已為LED品質提供量化標準，使得LED產(chǎn)業(yè)可以有遵循的規(guī)范，筆者也將于11月8日在新竹宜特科技與Intertek HK所舉辦的“LED Energy Star 流程與可靠度驗證技術研討會”,更進一步的分享能源之星LED的規(guī)范內容，并提出經(jīng)驗分享與因應措施，也歡迎業(yè)界先進一同前來交流。

　　【作者：宜特科技可靠度工程處 曾劭鈞資深經(jīng)理】

　　關于作者

　　曾劭鈞，在可靠度領域10年以上經(jīng)驗，專精于可靠度設計驗證，目前任職于宜特科技，擔任可靠度工程處資深經(jīng)理一職。

　　其任職公司宜特科技成立于1994年，從 IC 線路除錯及修改起步，逐年拓展新服務，包括故障分析、可靠度驗證、材料分析與綠色產(chǎn)品環(huán)境管理系統(tǒng)建置輔導等，建構完整驗證與分析工程平臺，并提供全方位服務?？蛻舴秶依水a(chǎn)業(yè)上游 IC/LED 設計至中下游成品端，扮演品牌公司以及委外制造產(chǎn)品的獨立第三公證實驗室。

　　宜特科技近三年來，針對LED磊晶（EPI）、封裝至成品，均投入了大量的資源在光學、可靠度與故障分析等工程能力建置上，藉以協(xié)助客戶判別LED產(chǎn)品在可靠度試驗前、中、后之光特性參數(shù)變化、壽命估算、品質改善等整合型解決方案。2011年，更進一步取得美國國家環(huán)境保護局（US Environmental Protection Agency;EPA）在LED LM-80的實驗室認可資格，并提供LED LM-80驗證服務。