如何利用实验数据有效推估LED寿命?

ENERGY STAR与Lighting Facts之LED寿命解读报告: LM-80实验数据及TM-21公式推估方法应用 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,也以此为依归。也就是说,LED厂商若想打入国际LED照明优乐娱乐youle03,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(SSL Luminaires)两大型态的灯具规范整合成【ENERGY STAR® Luminaires Program Requirement V1.1】,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【ENERGY STAR® Program Requirements for Integral LED Lamps V1.4】,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℃/85℃/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:
 
以Exponential Least Squares Curve-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α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 : L70(6K) = XX,XXX hours (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,则可以计算出之资料绘出各测试温度的推估寿命曲线图:
 
步骤三 : 取得该LED元件置于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(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复TMPLED最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,相同程式表示TMPLED之结果。 L70(6K) > XX,XXX hours
 
套入相关时间数值并绘制出TMPLED与三个Ts的寿命推估图。
二、ENERGY STAR / Lighting Facts对于LED灯具/灯泡的寿命要求 ENERGY STAR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6,000Hrs LM-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: 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,在众厂商中脱颖而出,受消费者亲睐,决胜负的关键就在于LED的品质与寿命。 目前,美国能源之星已为LED品质提供量化标准,使得LED产业可以有遵循的规范,笔者也将于11月8日在新竹宜特科技与Intertek HK所举办的“LED Energy Star 认证流程与可靠度验证技术研讨会”,更进一步的分享能源之星LED的规范内容,并提出经验分享与因应措施,也欢迎业界先进一同前来交流。 【作者:宜特科技可靠度工程处 曾劭钧资深经理】 关于作者 曾劭钧,在可靠度领域10年以上经验,专精于可靠度设计验证,目前任职于宜特科技,担任可靠度工程处资深经理一职。 其任职公司宜特科技成立于1994年,从 IC 线路除错及修改起步,逐年拓展新服务,包括故障分析、可靠度验证、材料分析与绿色产品环境管理系统建置辅导等,建构完整验证与分析工程平台,并提供全方位服务。客户范围囊括了产业上游 IC/LED 设计至中下游成品端,扮演品牌公司以及委外制造产品的独立第三公证实验室。 宜特科技近三年来,针对LED磊晶(EPI)、封装至成品,均投入了大量的资源在光学、可靠度与故障分析等工程能力建置上,藉以协助客户判别LED产品在可靠度试验前、中、后之光特性参数变化、寿命估算、品质改善等整合型解决方案。2011年,更进一步取得美国国家环境保护局(US Environmental Protection Agency;EPA)在LED LM-80的实验室认可资格,并提供LED LM-80验证服务。
RSS RSS  print 打印  mail 分享  announcements 在线投稿
Share
【免责声明】
1、「LEDinside - 优乐娱乐youle03」包含的内容和信息是根据公开资料分析和演释,该公开资料,属可靠之来源搜集,但这些分析和信息并未经独立核实。本网站有权但无此义务,改善或更正在本网站的任何部分之错误或疏失。
2、任何在「LEDinside - 优乐娱乐youle03」上出现的信息(包括但不限于公司资料、资讯、研究报告、产品价格等),力求但不保证数据的准确性,均只作为参考,您须对您自主决定的行为负责。如有错漏,请以各公司官方网站公布为准。
3、「LEDinside - 优乐娱乐youle03」信息服务基于"现况"及"现有"提供,网站的信息和内容如有更改恕不另行通知。
4、「LEDinside - 优乐娱乐youle03」尊重并保护所有使用用户的个人隐私权,您注册的用户名、电子邮件地址等个人资料,非经您亲自许可或根据相关法律、法规的强制性规定,不会主动地泄露给第三方。
【版权声明】
「LEDinside - 优乐娱乐youle03」所刊原创内容之著作权属于「LEDinside - 优乐娱乐youle03」网站所有,未经本站之同意或授权,任何人不得以任何形式重制、转载、散布、引用、变更、播送或出版该内容之全部或局部,亦不得有其他任何违反本站著作权之行为。
×
×
youle03