如何利用LM-80報(bào)告數(shù)據(jù)利用TM-21方法有效推估LED壽命

美國環(huán)保署(EnvironmentaiProtectionAgency,EPA)與能源部(DepartmentofEnergy,DOE),自2010年起陸續(xù)對LED光源燈具/燈泡發(fā)布能源之星(EnergyStar?)及LightingFacts標(biāo)準(zhǔn)，讓相關(guān)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能源之星認(rèn)證這張門票。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(SSLLuminaires)兩大型態(tài)的燈具規(guī)范整合成【ENERGYSTAR?LuminairesProgramRequirementV1.1】，并訂定今年(2012年)4月1日正式開始實(shí)施，此外燈泡的部分也整合成［ENERGYSTAR?ProgramRequirementsforIntegralLEDLampsV1.4】，兩份規(guī)范中除了審核的資料項(xiàng)目增加外，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LEDLightEngines及IntegratedLEDLamps的電性與光學(xué)特性在不同溫度下的特征驗(yàn)證方式，其量測方式相似于LM-79-08計(jì)劃，但重點(diǎn)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(ProjectingLongTermLumenMaintenanceofLEDLightSources),此規(guī)范主要是針對LED光源表現(xiàn)與壽命進(jìn)行預(yù)測，并與日前所公告的LM-80-08LED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)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(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元件供應(yīng)商對其LEDSource(Package/Array/Module)進(jìn)行3個(gè)溫度(55°C/85°C/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)SamplesforeachTs^Luminaires^VL“LEDLmgVl_4<LEDPackage^a20a25pLEDModuleIArraysg13測試時(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)需要取得測試之LED光衰資料，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)測試溫度（55°C/85°C/自選溫度）的長期壽命資料。取得各溫度實(shí)驗(yàn)資料平均值，測試資料取出時(shí)間規(guī)則為：D測試時(shí)間（小時(shí)卜取出數(shù)據(jù)原則"6,000-10,000-L取出最後5,000小時(shí)做計(jì)算使用心2.0-1,000小時(shí)資料不使用（LED不穩(wěn)定期h>107000^L取出最後旳％即D/2“D做g十算使用嚴(yán)以ExponentialLeastSquaresCurve-Fit（最小平方曲線擬合）取得斜率m（Slope）與截距b（Intercept）,計(jì)算m與b時(shí)若測試時(shí)間越長間隔越密集，其精準(zhǔn)度將提升，接著計(jì)算出B與a數(shù)值。y=mx+b,B=exp（b）,a=-m依下列公式計(jì)算出各溫度實(shí)驗(yàn)之LED在ENERGYSTAR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:樣品數(shù)他丁溫度＞TM-21可推估時(shí)間倍數(shù)口互20口測試時(shí)間之6倍時(shí)間"^10ea,<2Cte吐測試時(shí)間之5.5倍時(shí)間中<10e莎不適用TO-2P表示方式為：L70(6K)=XX,XXXhours(6K):LM-80測試時(shí)間，(6K)=6,000小時(shí)；(10K)=10,000小時(shí)XX,XXXHours:樣品^20ea，測試時(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)算出之資料繪出各測試溫度的推估壽命曲線圖：一潢一一潢一33LIE匚①一匚一也啟步驟三：取得該LED元件置于LED燈具的實(shí)地量測溫度(InSituTemperature)。請參照ISTMT(InSituTemperatureMeasurementTest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(shè)定位置相同，取出之溫度資料稱為TMPLED(LEDTemperatureMeasurementPoint)。步驟四：以測量之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)測試溫度點(diǎn)中選出包復(fù)TMPLED最近的兩個(gè)溫度點(diǎn)作為計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)。計(jì)算ArrheniusModel溫度加速參數(shù)A并得出DecayRate:a與定值參數(shù)B0。以上述之公式計(jì)算出TMPLED的L70數(shù)值，相同程式表示TMPLED之結(jié)果。L70(6K)>XX,XXXhours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。T5/TMPledLumenMaintenanceProjection100-%95UFroiecticmrt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。T5/TMPledLumenMaintenanceProjection100-%95UFroiecticmrtProjection^Prijectio毗左—I^Situqt)7*Tesi(t)S5■%?■%■%o5o_y0:?3〔浮」'!12」叩匚W4匚一m-z匚WE「_-!*Tw*電茁疋CICIOfIBm00QS00口寸磯0唇cel00Q^oocnmclclofomCICIQmOJCICIEnm00QSOOQW.^00口EZ00Q^00口?clmDJCICIOfELCiCi口OCIL00口R00口■rlT-omLCiCi口寸LCiCi口EL00口ZT-00QCICIOfoL00口mclcloftclooqnClCl口IBclcloflcl0呂寸OOQ^00QN00Q-Time[H?ur]二、ENERGYSTAR/LightingFacts對于LED燈具/燈泡的壽命要求ENERGYSTAR在燈具只有兩種規(guī)格，燈具廠商可使用整燈點(diǎn)亮6,000Hrs.,或提交元件廠商的6,000HrsLM-80報(bào)告與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)會進(jìn)行微調(diào)，如下表：

Maif.L?oLifeClaim?〔Ho曲護(hù)Mini.LM@丄endof6,000Hquis^LiimiiiaiiaLamp+,15,000^386.7%^—Mini.Desoiative>20,000^>89.9%^OptionalDecofati1>25,000^>91.8%^Indoor13Mini.Mon-^ianda:OmnidirectionalDir^tipnalOptionalforDecora]>30,000^>93.1^XOptionalf(SrAllTy;>35,000^>94.1%^Outdoor-1>40,000+1>94.8%^X>45,000^>95.4%^王50,00""5.8濟(jì)LM-80Demonstration+TM-2iPrediction^LM-79Demonstration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的最大商機(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、省電燈泡競爭。外加前幾年由于未有相關(guān)品質(zhì)驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)可循，LED品質(zhì)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。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