利用实验数据有效推估LED寿命?

出处：sushangwen 发布于：2012-10-30 16:46:53

　　美国环保署（Environmental Protection Agency, EPA）与能源部（Department of Energy, DOE），自2010年起陆续对 LED光源灯具/灯泡发布能源之星（Energy STar? ）及Lighting Facts标准，让相关业者的LED照明产品规格有所依循，目前国际LED大厂针对LED产品的寿命评估与产品规格，也以此为依据。也就是说，LED厂商若想打入国际LED照明市场，势必取得LED能源之星这张门票。

　　在能源之星部份，2011年7月6日，EPA为了简化资格审查程序，特别将住宅照明(RLF)及固态照明（SSL Luminaires）两大型态的灯具规范整合成【ENERGY STAR? Luminaires Program Requirement V1.1】，并订定2012年4月1日正式开始实施，此外灯泡的部分也整合成【ENERGY STAR? Program Requirements for Integral LED Lamps V1.4】，两份规范中除了审核的数据项增加外，引起较多讨论的应该是【LM-82光电特性规范】与【TM-21寿命预估规范】的要求已纳入其中。

　　LM-82目前在北美照明协会(IESNA)尚未正式出版，其内容主要为LED Light Engines及Integrated LED Lamps的电性与光学特性在不同温度下的特征验证方式，其量测方式相似于LM-79-08计划，但重点为温度对电/光参数的特征影响性评估。

　　另一部分则为IESNA于2011年7月25日出版的TM-21-11 (Projecting Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources)，此规范主要是针对LED光源表现与寿命进行预测，并与日前所公告的LM-80-08 LED流明维持率实验进行连结，应用LM-80-08的实验数据来推估LED组件及灯具/灯泡的长期寿命表现。

　　一、使用TM-21推估LED灯具寿命步骤为使LED业者对TM-21有较清晰的概念，并了解如何善用TM-21推估LED产品，笔者将以四个程序说明LM-80-08与TM-21-11的应用及推估方式：

　　步骤一 : LED组件供货商对其LED Source(Package/Array/Module)进行3个温度(55℃/85℃/自选温度)至少6,000小时的LM-80-08实验。

　　★ 样品数要求 : (与可推估时间其有关连性)

　　★ 测试时间要求 : (与推估精准度有连结性)至少6,000小时，建议为10,000小时，每隔1,000小时需要取得测试之LED光衰数据，间隔时间越短(如:500小时)可提升推估时的准确度。

　　步骤二 : 依TM-21-11公式推估3个测试温度(55℃/85℃/自选温度)的长期寿命数据。

　　★ 取得各温度实验数据平均值，测试数据取出时间规则为:

　　★ 以Exponential Least Squares Curve-Fit(平方曲线拟合)取得斜率

m(Slope)与截距b(Intercept)，计算m与b时若测试时间越长间隔越密集，其精准度将提升，接着计算出B与α数值。

　　★ 依下列公式计算出各温度实验之LED在ENERGY STAR规定之流明维持率70%时的寿命时间数值。

L70 : 当LED流明维持率为70%时的使用时间

★ 以步骤一中样品数量进行可推估倍数时间之标准判断:

　　表示方式为 :

(6K) : LM-80测试时间，(6K)=6,000小时；(10K)=10,000小时

　　XX,XXX Hours : 样品≧20ea，测试时间=6,000，可推估6倍为36,000小时

　　★ 使用Exponential公式计算出各时间之流明维持率，则可以计算出之数据绘出各测试温度的推估寿命曲线图:

　　步骤三 : 取得该LED组件置于LED灯具的实地量测温度(In Situ Temperature)。

　　★ 请参照ISTMT(In Situ Temperature Measurement Test)测试程序取得LED组件置于LED灯具中的温度，该测试温度位置须与LM-80-08的Ts设定位置相同，取出之温度数据称为TMPLED(LED Temperature Measurement Point)。

步骤四 : 以测量之TMPLED与TM-21计算之结果进行内插计算，取得TMPLED的推估寿命数值。

　　★ 从三个测试温度点中选出包覆TMPLED近的两个温度点作为计算基准点。

　　★ 计算Arrhenius ModEL温度加速参数A并得出Decay Rate:α与定值参数B0。

　　★ 以上述之公式计算出TMPLED的L70数值，相同程序表示TMPLED之结果。

　　★ 套入相关时间数值并绘制出TMPLED与三个Ts的寿命推估图。