估算LED壽命 LM-80與TM-21誰更準確

2020-11-23 電子產品世界

　　LED燈具的出現改變了整個照明市場，取代建築物和街道上原有的滷素燈和螢光燈管(CFLs)。 工程師常常會比較不同廠商的LED燈具，選最好的款式。但是要怎麼確保工程師選擇到最適合的燈具呢?

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　　LED測試手冊指南

　　照明工程協會(IES)是一個非營利組織，出版刊物作為照明應用及科學的參考。同時也是ASHRAE/IES Standard 90.1 和Standard 189的合夥贊助機構。該協會出版了許多和照明、能源相關的文件。

　　IES有許多LED相關的手冊指南，可以幫助工程師清楚辨別LED燈具品質好壞的真實性。其中一本手冊為LED LUMENS-79-08 Electrical and Photometric，立訂一套測試LED產品的標準程序。手冊詳述了測試流明數、發光功率、照明強度(燭光)、照明方向性、色溫和顯色指數的方法(但僅侷限於LED燈具，並不包含LED晶片、封裝和模組。)

　　LM-79-08手冊中制定測試時的環境和變動參數(如環境溫度)，同時也記錄每一項LED照明產品的相關檢測數據，如測試機構、檢測日期和檢測後的照明性能數據，若情況不一定也可以保留不確定性的陳述。

　　照明功率的計算單位為每瓦特所產生的流明數(產生的光量)。過去幾年，LED功率不斷的提升，從每瓦產生50流明到現今130流明。通常冷白LED比暖白LED運行更有效率。相較之下，傳統燈具的功率就較低。白幟燈泡每瓦產生15流明， CFL每瓦產生60流明，螢光燈管每瓦產生100流明，而高端金屬滷素燈每瓦產生100流明。

　　LED功率在最近幾年內遽增，預估不久後每瓦產生100流明的LED燈具就會普及於各地。而實驗室裡的研究員目前已成功做出每瓦產生超過200流明的LED燈泡了。LEDinside指出，比最近美國大廠Cree，已經公布每瓦170流明的商業化LED燈泡原型產品，正與產業界洽談實際生產的時間和數量中。

　　生命周期

　　LED燈具壽命很長。和其他燈泡相同，LED燈泡也會時間漸漸降低光輸出量。但是不同於其他燈泡的是，LED燈泡會漸漸變暗而非直接燒壞，並不像其他燈泡會突然直接壞掉。不適當的溫度、功率和水氣是造成LED毀壞的主要原因，也是決定LED壽命的因素。

　　IES有另一本專門關於LED光源和模組的手冊指南-LUMENS-80-08 Measuring Lumen Maintenance of LED Light Sources，制定一套檢測LED壽命的程序(及光照度變暗至多少時該淘汰)。

　　LED的壽命由功率數下降至一定門檻所經過的時數來決定，這也稱作流明維持率。　　LM-80-08 手冊裡提及業界所採用的兩種不同標準，一種規定燈泡流明數低於原本的70%及不適合繼續使用，另一種則規定流明數低於原本的50%就不再使用。第一種標準(L70)主要是一般照明的LED燈具所採用的，第二種標準(L50)則是裝飾性的LED燈具採用。這兩種LED壽命標準是由照明研究中心的固態照明系統和技術聯盟小組(ASSIST)所制定的。

　　舉例來說，一個通過LM-80-08檢測的LED燈具和宣稱通過檢測的LED樣品使用超過30,000小時後，流明數仍比原本光輸出量的70%高，這代表通過LM 80不但是達成基本的光衰要求，甚至還有更好的表現。目前市場上的LM80測試項目，費用都十分高昂，大約要1.5萬美元，原因是要點亮數千個小時，來做好光衰測試的參數和精確資料，能夠花錢去做的廠商，普遍是中型以上、大型廠商為主。

　　LED壽命方面，LM-80-08制定了標準測試環境和變動參數。測試報告須涵蓋重要數據及測試的過程。

　　典型的白幟燈泡壽命為1,000小時；CFL則為8,000至10,000小時；最好的螢光燈管則可達30,000小時。一般的金屬滷素燈平均壽命為7,500至20,000小時(壽命標準採用L50)，而一般的LED燈泡壽命為30,000至50,000小時(壽命標準採用L70)。

　　LM-80-08 並沒有提供估算LED壽命的方法。IES 的技術備忘錄-TM-21-11Projecting Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources建議從LM-80-08檢測過程中得到的數據去計算LED光源的維持率。此份備忘錄是用來估計LED光源維持率和高過6,000小時的壽命。IES LUMENS-80手冊中規定三種不同的檢測環境溫度。而TM-21則可基於三種檢測結果估計LED光源的維持率。

　　驗證和測試

　　工程師應該依據IES 指南方針LUMENS-79-08和 LUMENS-80-08確認LED製造商光源是否真的通過檢測標準。燈具製造商應該依IES TM-21為基準，提供流明維持率數據。最理想的情況下，就是請公正有聲譽的第三方合格實驗室檢測LED燈具。

　　工程師應該向LED製造商要求提供IES LUMENS-79-08和LUMENS-80-08檢測過程數據和檢測結果評估報告。數據應該要和公布的LED規格吻合。工程師也應該查明燈具保固期限及廠商信用和歷史。

　　新產品通過LM-80檢測是很有幫助，但檢測時間可能需要更長的時間，因為完整的檢測過程需耗費6,000個小時，這也是LM80測試價格居高不下的主要原因。

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