LEDien standardoitu testaus ulottuu valaisimiin

LEDit ovat erittäin kestäviä ja epäonnistuvat harvoin katastrofaalisesti. Todennäköisempi vikatila häipyy, kunnes valoteho ei sovellu aiottuun tarkoitukseen. Valon heikkeneminen ja värin muutos on hyvin asteittaista, ja potentiaaliset LEDien "elinajat" (piste, jolloin laite ei enää sovellu tarkoitukseen) ovat mahdollisia yli 50 000 tuntia.
 

Standardoidut testit antavat LED-valmistajille mahdollisuuden tarjota valaisininsinööreille kvantitatiivisia arvioita tuotteidensa käyttöiästä ilman, että yritysten tarvitsee käydä läpi epäkäytännöllisen pitkää sirujen testausprosessia.
 

LED itsessään on vain pieni osa kiinteää{0}}johteista valaisinta. Kun se on liitetty valaisimeen, LED-valon valoon ja värin säilyvyyteen voivat vaikuttaa tekijät, kuten lämpö, ​​virransyötön vaihtelut ja mekaaninen rasitus, joita ei esiintynyt alkuperäisen testin aikana. Valaistusinsinööreillä ei kuitenkaan ollut standardisoitua tapaa testata näiden tekijöiden vaikutusta, eikä heillä näin ollen ollut keinoa parantaa valaisimien suunnittelua tuotteen käyttöiän maksimoimiseksi.
 

Pohjois-Amerikan Illuminated Engineering Societyn (IESNA) testausmenettelykomitea on nyt kehittänyt yhdistelmän standardoidusta testimenettelystä ja menetelmästä, jolla testin tietoja käytetään valaisimen käyttöiän ennustamiseen, ja se on hyväksymisvaiheessa. Tässä artikkelissa kerrotaan, kuinka testi- ja ennakointimenetelmä toimii ja kuinka sen avulla valaistussuunnittelijat voivat parantaa valaisimiensa käyttöikää.

LEDien testaus
 

Yhdysvaltain energiaministeriön mukaan valaistuksen käyttöikä liittyy käyttöolosuhteisiin (esimerkiksi ympäristön lämpötilaan ja käyttösuhteeseen), mutta tyypillisesti käyttäjä saattaa odottaa hehkulampun kestävän 1 000 tuntia ja halogeenin kaksi kertaa niin kauan. Loisteputkien tapauksessa liitäntälaitetekniikka vaikuttaa voimakkaasti tuotteen käyttöikään; halvalla painolastilla putki voi kestää 20 000 tuntia, josta kalliimmissa tyypeissä 30 000 tuntia.
 

Tietysti myös LEDit epäonnistuvat. Joskus tämä epäonnistuminen on katastrofaalinen; esimerkiksi epoksihartsi, jota käytetään suulakkeen kapseloimiseen, voi ylikuumentua ja laajentua aiheuttaen painetta laitteen sidottuihin liitäntöihin, kunnes ne antavat periksi. Sähköstaattinen purkaus (ESD) voi aiheuttaa välittömän vian LEDin puolijohdeliitoksessa. Toinen katastrofaalisen vian aiheuttaja on metallisten viiksien muodostuminen, erityisesti kosteissa ympäristöissä tai missä LED on alttiina mekaaniselle rasitukselle, jotka silloittavat johtimia aiheuttaen oikosulun.
 

Kuitenkin, jos LEDejä ohjataan ja pidetään viileinä valmistajan suositusten mukaisesti, laitteet ovat yleensä erittäin kestäviä ja vain pieni osa niistä epäonnistuu katastrofaalisesti. Todennäköisempi lopputulos on, että LED-valo himmenee vähitellen, kunnes sen valoteho ei riitä siihen tarkoitukseen, johon se on tarkoitettu (valaistusalan määritelmän mukaan alle 70 prosenttia sen tehosta uutena tai "L".₇₀").
 

Tämä on toisin kuin perinteinen valaistus, joka on paljon todennäköisemmin epäonnistunut katastrofaalisesti. (Perinteinen valaistus voi heikentää kirkkautta 20-30 prosenttia elinkaarensa aikana, mutta valaisimet yleensä kuolevat paljon ennen kuin kuluttaja huomaa (kuva 1).)

Kuva 1: Perinteisen valaistuksen ja LEDien luumenin ylläpitokäyrät. Huomaa perinteisen valaistuksen taipumus epäonnistua katastrofaalisesti ennen kuin luumenin heikkeneminen havaitaan.
 

Suhteellisen harvojen katastrofaalisten vikojen ja valotehon äärimmäisen asteittaisen heikkenemisen yhdistelmä tarkoittaa, että potentiaaliset LEDien yli 40 000, 50 000 tai jopa 60 000 tunnin käyttöajat eivät ole kohtuuttomia odotuksia.
 

Kaupallisessa ympäristössä valmistajien ei kuitenkaan voida odottaa tekevän LEDeilleen suurimman osan kuusi vuotta kestävää testiä voidakseen todistaa niiden pitkäikäisyysvaatimukset. Sen sijaan käytetään lyhyempää testiä yhdistettynä testitiedoista saatujen trendien standardoituun ekstrapolointiin sen määrittämiseen, kuinka kauanLED kestää. Tärkeimmät LED-valmistajat testaavat tuotteitaan rutiininomaisesti IESNA:n kehittämään ja nimettyyn LM-80:ksi.Hyväksytty menetelmä LED-valolähteiden luumenin ylläpitotestaukseen".
 

Kaksi yhdysvaltalaista laboratoriota, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) ja National Institute of Standards and Technology (NIST), sekä kuuden LED-valmistajan ryhmä (mukaan lukien OSRAM ja Cree) ovat laatineet teknisen muistion (TM-21, "LED-valolähteiden pitkän aikavälin luumen-huolto") määrittääksesi ekstrapolointialgoritmin luumenin ylläpitotestaukseen käyttämällä LM-80:n tietoja.
 

Algoritmi jättää huomioimatta ensimmäisen 1 000 tunnin tiedot, mutta käyttää niitä testin viimeisiltä 5 000 tunnilta (tai viimeistä 50 prosenttia tiedoista, jos testit ovat yli 10 000 tuntia (kuva 2)). Tiedot sovitetaan sitten eksponentiaaliseen ekstrapolaatiomalliin käyttämällä pienimmän-neliön käyrämenetelmää. L₇₀ekstrapolaatio on tällöin tuloksena olevasta L:stä pienempi₇₀aika tai kuusi kertaa LM-80 testiaika. Esimerkiksi 6 000 tunnin LM-80-testidatalla L₇₀= 36 000 tuntia. 10 000 tunnin LM-80 testitiedoilla, sitten L₇₀= 60 000 tuntia.¹(Katso TechZone-artikkeli "LEDin nimelliskäyttöiän määrittäminen: hankala haaste.")

Kuva 2: Esimerkki L:lle käytetyistä LM-80-testituloksista₇₀ekstrapolointi.
 

Kaupallisissa LED-valoissa on vaikuttava L₇₀tuloksia. Philips Lumileds sanoo, että sen LUXEON Rebel valkoinen LED, 105 lm/W (350 mA) laite, jonka maksimivaloteho on 226 lm (1 A), ylittää Energy Star -luumenin ylläpitovaatimukset L:llä.₇₀luku yli 36 000 tuntia (kuva 3).

Kuva 3: Tulokset Philips Lumiledsin LUXEON Rebel LEDille käyttämällä LM-80-testimenettelyä ja TM-21-ekstrapolointialgoritmia.
 

Cree ja OSRAM sanovat, että heidän suuritehoisten -teholaitteidensa, kuten edellisen XLamp XM-L2, 153 lm/W (700 mA) siru ja jälkimmäisen OSLON SSL, 125 lm/W (350 mA) siru, mahdollistavat Energy Starin standardien ylittämisen.

 

Rajoitettu LEDeihin
 

Nykyisten testimenetelmien ongelmana on, että ne testaavat vain itse LEDin pitkäikäisyyttä. Tämä on hyödyllistä tietoa, mutta kun siru liitetään telineeseen, paljon enemmän voi mennä pieleen. Virtalähde on yksi mahdollinen heikkous, mutta ehkä tärkeämpää on tuotteen lämmönhallinnan tehokkuus, koska ylimääräistä lämpöä pidetään LEDien ykkösenä "tappajana".
 

Creen mukaan "suurin osa LED-vikojen mekanismeista on lämpötilasta{0}}riippuvaisia. Kohonneet liitoslämpötilat vähentävät valotehoa ja nopeuttavat sirun hajoamista."²
 

Ensisijainen syy LED-valojen häipymiseen johtuu itse suulakkeen sisäisen rakenteen heikkenemisestä, ja korkeat lämpötilat pahentavat tätä heikkenemistä. Lyhyesti sanottuna sisäinen kvanttitehokkuus, sirun n-tyypin/p--tyypin liitoksessa olevien elektroni-reikien rekombinaatioiden lukumäärä, jotka johtavat näkyvän aallonpituuden omaavaan emittoituun fotoniin, laskee sirun kiderakenteen dislokaatioiden lisääntyessä. Tämä johtuu siitä, että dislokaatiot rohkaisevat ei--säteilyttävään rekombinaatioon, ja kuten nimestä voi päätellä, ei--säteilyyhdistelmä ei johda emittoituun fotoniin.
 

LED-sirun valmistajattehdä lujasti töitä vähentääkseen uusien laitteiden vikojen määrää, mutta puolijohteiden valmistusprosessit eivät ole täydellisiä ja vikoja tulee aina olemaan. Kuitenkin tärkein suunnitteluinsinöörin hallinnassa oleva tekijä, joka vaikuttaa pitkäikäisyyteen vähentämällä dislokaatioiden lisääntymistä, on liitoslämpötila. (Katso TechZone-artikkeli "Korkean{0}}kirkkauden LEDien häipymisen syyn ymmärtäminen.")

 

Uusi testi LED-valaisimille
 

Koska perinteiset valaistusvaihtoehdot ovat kypsiä tuotteita, näistä tuotteista on saatavilla kattavampia tietoja käyttöiän ajalta ja kuluttajat ovat kiinnostuneita näkemään LEDien vertailun. Hyvä uutinen on, että puolijohdevalot loistavat todennäköisesti kirkkaasti tällaisessa vertailussa. Huono uutinen on, että valmistajat kohtaavat saman ongelman kuin itse sirujen kanssa; testaus epäonnistumiseen kestää niin kauan, että se on epäkäytännöllistä.
 

Toistaiseksi perinteisen valaistuksen "drop-in"{0}}korvikkeiden valmistajat tekevät parhaansa tarjotakseen tietoja tuotteensa pitkäaikaisesta-suorituskyvystä tuotteidensa ytimessä olevien LEDien tietojen perusteella. Kun käytetään tällaisia ​​testitietoja määrittämään anLED valaistusvalaisin on hyvä alku, se on vain likimääräinen, koska muut tekijät voivat lyhentää valaisimen käyttöikää.
 

LED-dynamiikka on esitellyt ensimmäisen kaupallisesti -saatavana olevan LED-pohjaisen T8-loisteputken korvaavan. Laite tarjoaa jopa 1 900 lm:n tehokkuuden 94 lm/W ja värintoistoindeksin (CRI) 85. Valaisin, jota kutsutaan nimellä EverLED-VE, on saatavana 4 000 ja 5 000 K vakiovärilämpötiloissa. LEDdynamicsin tietolomakkeessa sanotaan, että EverLED-VE:n nimelliskäyttöikä on 10 vuotta, ja kuluttajien pitäisi odottaa, että nimelliskäyttöikään ei jää nolla prosenttia.
 

Vastaavasti ROHM Semiconductor tarjoaa pienen -hehkulamppujen tilalle R-B15L1:n (kuva 4). Polttimo tuottaa 550 lm 8 W:n virrankulutuksella (tehokkuudella 69 lm/W). R-B15L1 toimii suoraan 100 V:n jännitteestä_ACsyöttö, ja ROHM väittää "elinajan" olevan 40 000 tuntia.

Kuva 4: ROHM:n R-B15L1:n väitetty käyttöikä on 40 000 tuntia.
 

Se, mitä todella tarvitaan, on alan{0}}standardi testausmenetelmä minkä tahansa LED-valaisimien käyttöiän mittaamiseksi. IESNA on vastannut tähän kysyntään omaksumalla samanlaisen lähestymistavan kuin itsenäisten LEDien testaamiseen. Tuloksena saatu testimenettely, LM-84 "LED-lamput, moottorit ja valaisimet valon ja värin ylläpitotesti", on viimeisessä hyväksymisvaiheessa IESNA-komiteassa.
 

Asiakirjassa kuvataan toimenpiteet, jotka vaaditaan yhtenäisten ja toistettavien valovoima- ja värinpitomittausten saamiseksi normaaleissa käyttöolosuhteissa, kun ympäristön lämpötila on 25 ±5 astetta ja valaistusjakso 11 tuntia päällä, 1 tunti pois päältä.
 

LM-84 ei kuitenkaan kerro koko tarinaa. Kuten vastineensa LM-80, LM-84 tarjoaa vain tietoja siitä, kuinka hyvin valaisimen väri ja valoisuus säilyvät suhteellisen lyhyen ajan. Valitettavasti se ei anna ohjeita tai suosituksia ennustavista arvioista tai ekstrapoloinnista lumenin tai värin säilyttämiseksi todellisten mittausten rajojen ulkopuolella.
 

Ymmärtääkseen tarpeen tehdä ennusteita siitä, kuinka kauan LED-valaisin todella sopii tarkoitukseensa, IESNA etenee kohti lähestymistapaa, joka yhdistää valaisimien LM-84-testaustiedot uuteen TM-28-dokumenttiin, joka standardoi menetelmät mitattujen tietojen projisoimiseksi (paljon) pidemmälle ajanjaksolle. Lähestymistapa vastaa tapaa, jolla LM-80:tä ja TM-21:tä käytetään ennustamaan itsenäistäLED lumenja värien ylläpito.
 

TM-28:n perusperiaatteet ovat todennäköisesti samat kuin TM-21:n. Ennuste perustuu keskimääräisiin testitietoihin, joista on huomioitu testatut yksiköt, jotka lakkaavat toimimasta testin aikana; TM-28:ssa käytetty matemaattinen perusta ei poikkea TM-21:stä, ja projektion pituuden on perustuttava otoskokoon ja luotettavuustasoon, joka on käytännössä järkevää.
 

Yksi komitean kohtaama ongelma on tietojen niukkuus. Kun TM-21 kehitettiin LEDeille, tällaisia ​​tietoja oli ainakin 40 sarjaa, joista osa LEDeille, joita oli testattu yli 10 000 tuntia, ja niitä voitiin käyttää arvioitaessa TM-21:n matemaattista perustaa. Vertailukelpoisia LED-valaisimien testitietoja ei ole suurelta osin saatavilla.
 

Eräs harkittava ratkaisu on peilata LM-80:n vaatimus 6 000 tunnin (tai useamman) testauksen aikana ja käyttää samaa algoritmia värin ja valoisuuden ylläpitoprojisointiin. Tämä jättää avoimeksi kysymyksen, voidaanko alle 6 000 tuntia testattujen LED-lamppujen tietoja edelleen käyttää ennusteiden tekemiseen. Teollisuus haluaa vähentää tällaisten testien aikaa ja kustannuksia, ja ennakkotapaus on olemassa: Energy Star sallii 3 000 tunnin LED-lampputestitietojen käyttämisen esikarsintaa varten.
 

TM-28-työryhmä on vertannut LEDien 3 000 ja 6 000 tunnin LM-80-testitietoja ja todennut, että näiden kahden välillä on riittävä korrelaatio, jotta voidaan tehdä järkeviä elinikäennusteita 3 000 tunnin tiedoista. Näistä tiedoista projisoinnissa käytetyt algoritmit ovat samanlaisia ​​kuin TM-21:ssä kuvatut, mutta lyhyemmän testin keston vuoksi projektiomenetelmän ehdollisempaa käyttöä lisätään.³

 

Mitä seuraavaksi puolijohdevalaistustesteistä{0}?

Kun asiakirjoja LM-84 ja TM-28 on julkaistu, niitä käytetään yhdessä LED-valaisimissa samalla tavalla kuin LM-80:tä ja TM-21:tä on käytetty erillisissä LED-valaisimissa. Uudet asiakirjat antavat solid-state-valaistusteollisuudelle mahdollisuuden omaksua standardoitu lähestymistapa tuotteidensa värin ja valon ylläpidon määrittämiseen, mikä auttaa kuluttajia selvittämään, miten LED-valaistus vertautuu perinteiseen valaistukseen.
 

Kuitenkin, koskaLED valaistuson kaukana-kypsästä-toimialasta, mutta tehtävää on vielä paljon. Muut standardit ja testimenetelmät keskittyvät tiettyihin tuotetyyppeihin ja -ominaisuuksiin. Yhdysvaltalaisen National Electrical Manufacturers Associationin (NEMA) SSL 7A-2013 -asiakirja, "Vaihe-Leikkauksen himmennys kiinteälle-valaistukselle: perusyhteensopivuus," käsittelee puolijohdevalaistuksen avainongelmaa tarjoamalla yhteensopivuusvaatimukset himmennettäville LED-tuotteille ja eteenpäin suuntautuville vaihe{1}}himmentimille (yleisin tyyppi).⁴
 

IESNA on myös kiireinen. Seuraavaksi todennäköisesti LM-85"IES:n hyväksymä menetelmä suuritehoisten LEDien sähköisiin ja fotometrisiin mittauksiin{0}}," joka käsittelee suuritehoisten{0}}LED-valojen mittauksia, jotka vaativat jäähdytyselementin normaalia toimintaa varten, ja sisältää valkoisia LEDejä sekä yksivärisiä LED-valoja. Sitten on TM-26 "LED-pakettien nimelliskäyttöiän ennustaminen", joka vie TM-21 L₇₀lumenin ylläpitotiedot askeleen pidemmälle lisäämällä otoskokoa ja sisällyttämällä katastrofaaliset epäonnistumiset laskelmiin, jotta saadaan todellinen määritelmä "LEDin nimelliskestolle" pelkän "luumenin ylläpitoajan" sijaan.

https://www.benweilight.com/lighting-tube-bulb/18w-3000k-6ft-led-tube.html

Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Puhelin: +86 0755 27186329
Mobiili (+86)18673599565
Whatsapp:19113306783
Sähköposti:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Verkkosivusto:www.benweilight.com