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利用實驗數(shù)據(jù)有效推估LED壽命
來源: 日期:2013-11-29 9:18:05 人氣:標(biāo)簽:
在能源之星部份,2011年7月6日,epa為了簡化資格審查程序,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(iesna)尚未正式出版,其內(nèi)容主要為led 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(yù)測,并與日前所公告的lm-80-08 led流明維持率實驗進行連結(jié),應(yīng)用lm-80-08的實驗數(shù)據(jù)來推估led組件及燈具/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(yīng)用及推估方式:
步驟一 : led組件供貨商對其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(guān)連性)

★ 測試時間要求 : (與推估精準度有連結(jié)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光衰數(shù)據(jù),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)的長期壽命數(shù)據(jù)。
★ 取得各溫度實驗數(shù)據(jù)平均值,測試數(shù)據(jù)取出時間規(guī)則為:

★ 以exponential least squares curve-fit( 小平方曲線擬合)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。

★ 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(dāng)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(biāo)準判斷:

表示方式為 :
(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?dāng)?shù)據(jù)繪出各測試溫度的推估壽命曲線圖:


步驟三 : 取得該led組件置于led燈具的實地量測溫度(in situ temperature)。
★ 請參照istmt(in situ temperature measurement test)測試程序取得led組件置于led燈具中的溫度,該測試溫度位置須與lm-80-08的ts設(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 : 以測量之tmpled與tm-21計算之結(jié)果進行內(nèi)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覆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,相同程序表示tmpled之結(jié)果。


★ 套入相關(guān)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.,或提交組件廠商的6,000hrs lm-80報告與tm-21推估結(jié)果來證實燈具成品的流明維持率,在燈泡部分標(biāo)準就較為彈性,用途不同則標(biāo)準會進行微調(diào),如下表:

三、led照明高度競爭的決勝關(guān)鍵:led品質(zhì)
照明產(chǎn)品被視為led的 大商機,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(guān)質(zhì)量驗證標(biāo)準可循,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(yù)期接下來兩年,led需求將大幅翻揚。當(dāng)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(guān)鍵就在于led的質(zhì)量與壽命。
因此,尋找專業(yè)的實驗室給予協(xié)助,絕對是提升質(zhì)量與市場競爭力 快速的方法之一。
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(xué)、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、質(zhì)量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(wù)。
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