數(shù)據(jù)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(xù)對LED光源燈具/燈泡發(fā)布能源之星（Energy Star？ ）及Lighting Facts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，也以此為依據(jù)。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，2011年7月6日，EPA為了簡化資格審查程序，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(guī)范整合成【ENERGY STAR？ Luminaires Program Requirement V1.1】，并訂定2012年4月1日正式開始實施，此外燈泡的部分也整合成【ENERGY STAR？ Program Requirements for Integral LED Lamps V1.4】，兩份規(guī)范中除了審核的數(shù)據(jù)項增加外，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LED 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 （Projecting Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources），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-80-08 LED流明維持率實驗進(jìn)行連結(jié)，應(yīng)用LM-80-08的實驗數(shù)據(jù)來推估LED組件及燈具/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，筆者將以四個程序說明LM-80-08與TM-21-11的應(yīng)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個溫度（55℃/85℃/自選溫度）至少6，000小時的LM-80-08實驗。

　　★ 樣品數(shù)要求 ： （與可推估時間其有關(guān)連性）

　　★ 測試時間要求 ： （與推估精準(zhǔn)度有連結(jié)性）至少6，000小時，建議為10，000小時，每隔1，000小時需要取得測試之LED光衰數(shù)據(jù)，間隔時間越短（如：500小時）可提升推估時的準(zhǔn)確度。

　　步驟二 ： 依TM-21-11公式推估3個測試溫度（55℃/85℃/自選溫度）的長期壽命數(shù)據(jù)。

　　★ 取得各溫度實驗數(shù)據(jù)平均值，測試數(shù)據(jù)取出時間規(guī)則為：

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

　　m（Slope）與截距b（Intercept），計算m與b時若測試時間越長間隔越密集，其精準(zhǔn)度將提升，接著計算出B與α數(shù)值。

　　★ 依下列公式計算出各溫度實驗之LED在ENERGY STAR規(guī)定之流明維持率70%時的壽命時間數(shù)值。

　　L70 ： 當(dāng)LED流明維持率為70%時的使用時間

　　★ 以步驟一中樣品數(shù)量進(jìn)行可推估倍數(shù)時間之標(biāo)準(zhǔn)判斷：

　　表示方式為 ：

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

　　XX，XXX Hours ： 樣品≧20ea，測試時間=6，000，可推估6倍為36，000小時

　　★ 使用Exponential公式計算出各時間之流明維持率，則可以計算出之?dāng)?shù)據(jù)繪出各測試溫度的推估壽命曲線圖：

　　步驟三 ： 取得該LED組件置于LED燈具的實地量測溫度（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(shè)定位置相同，取出之溫度數(shù)據(jù)稱為TMPLED（LED Temperature Measurement Point）。

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

　　★ 從三個測試溫度點中選出包覆TMPLED最近的兩個溫度點作為計算基準(zhǔn)點。

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

　　★ 以上述之公式計算出TMPLED的L70數(shù)值，相同程序表示TMPLED之結(jié)果。

　　★ 套入相關(guān)時間數(shù)值并繪制出TMPLED與三個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(guī)格，燈具廠商可使用整燈點亮6，000Hrs.，或提交組件廠商的6，000Hrs LM-80報告與TM-21推估結(jié)果來證實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：

　　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價格過高，雖擁有省電環(huán)保等優(yōu)點，但價格仍無法與白熾、省電燈泡競爭。外加前幾年由于未有相關(guān)質(zhì)量驗證標(biāo)準(zhǔn)可循，LED質(zhì)量良莠不齊（光衰問題、變色問題等），也導(dǎo)致許多負(fù)面的使用經(jīng)驗，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照明價格的甜蜜點已提前來到，預(yù)期接下來兩年，LED需求將大幅翻揚。當(dāng)LED產(chǎn)品價達(dá)消費者可接受之價位，LED廠商能否在這波需求翻揚時刻，在眾廠商中脫穎而出，受消費者親睞，決勝負(fù)的關(guān)鍵就在于LED的質(zhì)量與壽命。

　　因此，尋找專業(yè)的實驗室給予協(xié)助，絕對是提升質(zhì)量與市場競爭力最快速的方法之一。