數據詳解LED照明壽命

　　美國環(huán)保署（Environmental Protection Agency， EPA）與能源部（Department of Energy， DOE），自2010年起陸續對LED光源燈具/燈泡發(fā)布能源之星（Energy Star？ ）及Lighting Facts標準，讓相關(guān)業(yè)者的LED照明產(chǎn)品規格有所依循，目前國際LED大廠(chǎng)針對LED產(chǎn)品的壽命評估與產(chǎn)品規格，也以此為依據。也就是說(shuō)，LED廠(chǎng)商若想打入國際LED照明市場(chǎng)，勢必取得LED能源之星認證這張門(mén)票。

　　在能源之星部份，2011年7月6日，EPA為了簡(jiǎn)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)的燈具規范整合成【ENERGY STAR？ Luminaires Program Requirement V1.1】，并訂定2012年4月1日正式開(kāi)始實(shí)施，此外燈泡的部分也整合成【ENERGY STAR？ Program Requirements for Integral LED Lamps V1.4】，兩份規范中除了審核的數據項增加外，引起較多討論的應該是【LM-82光電特性規范】與【TM-21壽命預估規范】的要求已納入其中。

　　LM-82目前在北美照明協(xié)會(huì )（IESNA）尚未正式出版，其內容主要為L(cháng)ED 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(diǎn)為溫度對電/光參數的特征影響性評估。

　　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），此規范主要是針對LED光源表現與壽命進(jìn)行預測，并與日前所公告的LM-80-08 LED流明維持率實(shí)驗進(jìn)行連結，應用LM-80-08的實(shí)驗數據來(lái)推估LED組件及燈具/燈泡的長(cháng)期壽命表現。

　　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(shuō)明LM-80-08與TM-21-11的應用及推估方式：

　　步驟一 ： LED組件供貨商對其LED Source（Package/Array/Module）進(jìn)行3個(gè)溫度（55℃/85℃/自選溫度）至少6，000小時(shí)的LM-80-08實(shí)驗。

　　★ 樣品數要求 ： （與可推估時(shí)間其有關(guān)連性）

　　★ 測試時(shí)間要求 ： （與推估精準度有連結性）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光衰數據，間隔時(shí)間越短（如：500小時(shí)）可提升推估時(shí)的準確度。

　　步驟二 ： 依TM-21-11公式推估3個(gè)測試溫度（55℃/85℃/自選溫度）的長(cháng)期壽命數據。

　　★ 取得各溫度實(shí)驗數據平均值，測試數據取出時(shí)間規則為：

　　★ 以Exponential Least Squares Curve-Fit（最小平方曲線(xiàn)擬合）取得斜率

　　m（Slope）與截距b（Intercept），計算m與b時(shí)若測試時(shí)間越長(cháng)間隔越密集，其精準度將提升，接著(zhù)計算出B與α數值。

　　★ 依下列公式計算出各溫度實(shí)驗之LED在ENERGY STAR規定之流明維持率70%時(shí)的壽命時(shí)間數值。

　　L70 ： 當LED流明維持率為70%時(shí)的使用時(shí)間

　　★ 以步驟一中樣品數量進(jìn)行可推估倍數時(shí)間之標準判斷：

　　表示方式為 ：

　?。?K） ： LM-80測試時(shí)間，（6K）=6，000小時(shí)；（10K）=10，000小時(shí)

　　XX，XXX Hours ： 樣品≧20ea，測試時(shí)間=6，000，可推估6倍為36，000小時(shí)

　　★ 使用Exponential公式計算出各時(shí)間之流明維持率，則可以計算出之數據繪出各測試溫度的推估壽命曲線(xiàn)圖：

　　步驟三 ： 取得該LED組件置于LED燈具的實(shí)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設定位置相同，取出之溫度數據稱(chēng)為T(mén)MPLED（LED Temperature Measurement Point）。

　　步驟四 ： 以測量之TMPLED與TM-21計算之結果進(jìn)行內插計算，取得TMPLED的推估壽命數值。

　　★ 從三個(gè)測試溫度點(diǎn)中選出包覆TMPLED最近的兩個(gè)溫度點(diǎn)作為計算基準點(diǎn)。

　　★ 計算Arrhenius ModEL溫度加速參數A并得出Decay Rate：α與定值參數B0。

　　★ 以上述之公式計算出TMPLED的L70數值，相同程序表示TMPLED之結果。

　　★ 套入相關(guān)時(shí)間數值并繪制出TMPLED與三個(gè)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在燈具只有兩種規格，燈具廠(chǎng)商可使用整燈點(diǎn)亮6，000Hrs.，或提交組件廠(chǎng)商的6，000Hrs LM-80報告與TM-21推估結果來(lái)證實(shí)燈具成品的流明維持率，在燈泡部分標準就較為彈性，用途不同則標準會(huì )進(jìn)行微調，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L(cháng)ED的最大商機，然而過(guò)去LED價(jià)格過(guò)高，雖擁有省電環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格仍無(wú)法與白熾、省電燈泡競爭。外加前幾年由于未有相關(guān)質(zhì)量驗證標準可循，LED質(zhì)量良莠不齊（光衰問(wèn)題、變色問(wèn)題等），也導致許多負面的使用經(jīng)驗，也造成LED照明使用量遲遲無(wú)法有爆炸性的成長(cháng)。

　　不過(guò)2012年，LED照明價(jià)格的甜蜜點(diǎn)已提前來(lái)到，預期接下來(lái)兩年，LED需求將大幅翻揚。當LED產(chǎn)品價(jià)達消費者可接受之價(jià)位，LED廠(chǎng)商能否在這波需求翻揚時(shí)刻，在眾廠(chǎng)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(zhuān)業(yè)的實(shí)驗室給予協(xié)助，絕對是提升質(zhì)量與市場(chǎng)競爭力最快速的方法之一。