如何利用LM-80报告数据利用TM-21方法有效推估LED寿命

美国环保署(EnvironmentaiProtectionAgency,EPA)与能源部(DepartmentofEnergy,DOE),自2010年起陆续对LED光源灯具/灯泡发布能源之星(EnergyStar®)及LightingFacts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，也以此为依归。也就是说，LED厂商若想打入国际LED照明市场，势必取得LED能源之星认证这张门票。在能源之星部份，去年(2011年)7月6日，EPA为了简化资格审查程式，特别将住宅照明(RLF)及固态照明(SSLLuminaires)两大型态的灯具规范整合成【ENERGYSTAR®LuminairesProgramRequirementV1.1】，并订定今年(2012年)4月1日正式开始实施，此外灯泡的部分也整合成［ENERGYSTAR®ProgramRequirementsforIntegralLEDLampsV1.4】，两份规范中除了审核的资料项目增加外，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LEDLightEngines及IntegratedLEDLamps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(ProjectingLongTermLumenMaintenanceofLEDLightSources),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-80-08LED流明维持率实验进行连结，应用LM-80-08的实验资料来推估LED元件及灯具/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元件供应商对其LEDSource(Package/Array/Module)进行3个温度(55°C/85°C/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)SamplesforeachTs^Luminaires^VL“LEDLmgVl_4<LEDPackage^a20a25pLEDModuleIArraysg13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光衰资料，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°C/85°C/自选温度）的长期寿命资料。取得各温度实验资料平均值，测试资料取出时间规则为：D測試時間（小時卜取出數據原則"6,000-10,000-L取出最後5,000小時做計算使用心2.0-1,000小時資料不使用（LED不穩定期h>107000^L取出最後旳％即D/2“D做g十算使用严以ExponentialLeastSquaresCurve-Fit（最小平方曲线拟合）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a数值。y=mx+b,B=exp（b）,a=-m依下列公式计算出各温度实验之LED在ENERGYSTAR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:樣品數他丁溫度＞TM-21可推估時間倍數口互20口測試時間之6倍時間"^10ea,<2Cte吐測試時間之5.5倍時間中<10e莎不適用TO-2P表示方式为：L70(6K)=XX,XXXhours(6K):LM-80测试时间，(6K)=6,000小时；(10K)=10,000小时XX,XXXHours: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，则可以计算出之资料绘出各测试温度的推估寿命曲线图：一潢一一潢一33LIE匚①一匚一也启步骤三：取得该LED元件置于LED灯具的实地量测温度(InSituTemperature)。请参照ISTMT(InSituTemperatureMeasurementTest测试程式取得LED元件置于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，取出之温度资料称为TMPLED(LEDTemperatureMeasurementPoint)。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复TMPLED最近的两个温度点作为计算基准点。计算ArrheniusModel温度加速参数A并得出DecayRate:a与定值参数B0。以上述之公式计算出TMPLED的L70数值，相同程式表示TMPLED之结果。L70(6K)>XX,XXXhours套入相关时间数值并绘制出TMPLED与三个Ts的寿命推估图。T5/TMPledLumenMaintenanceProjection100-%95UFroiecticmrt套入相关时间数值并绘制出TMPLED与三个Ts的寿命推估图。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*电茁疋CICIOfIBm00QS00口寸矶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吕寸OOQ^00QN00Q-Time[H?ur]二、ENERGYSTAR/LightingFacts对于LED灯具/灯泡的寿命要求ENERGYSTAR在灯具只有两种规格，灯具厂商可使用整灯点亮6,000Hrs.,或提交元件厂商的6,000HrsLM-80报告与TM-21推估结果来证实灯具成品的流明维持率，在灯泡部分标准就较为弹性，用途不同则标准会进行微调，如下表：

Maif.L?oLifeClaim•〔Ho曲护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济LM-80Demonstration+TM-2iPrediction^LM-79Demonstration三、LED照明高度竞争的决胜关键：LED品质照明产品被视为LED的最大商机，然而过去LED价格过高，虽拥有省电环保等优点，但价格仍无法与白炽、省电灯泡竞争。外加前几年由于未有相关品质验证标准可循，LED品质良莠不齐（光衰问题、变色问题等），也导致许多负面的使用经验，也造成LED照明使用量迟迟无法有爆炸性的成长。不过2012年，LED照明价格的甜蜜点已提前来到，预期接下来两年，LED需求将大幅翻扬。当LED产品价达消费者可接受之价位，LED厂商能否在这波需求翻扬时刻，在众厂商中