Štandardizované testovanie LED sa rozširuje na svietidlá
LED diódy sú pozoruhodne odolné a zriedkavo zlyhajú katastrofálne. Pravdepodobnejší poruchový režim mizne, kým sa výstup svetla nestane nevhodným pre zamýšľaný účel. Pokles svietivosti a zmena farby je veľmi pozvoľná a potenciálna „životnosť“ LED (bod, kedy už zariadenie nie je vhodné na daný účel) môže presiahnuť 50 000 hodín.
Štandardizované testy umožňujú výrobcom LED poskytnúť svetelným inžinierom kvantitatívne odhady životnosti ich produktov bez toho, aby spoločnosti museli prejsť neprakticky zdĺhavým procesom testovania čipov až do zlyhania.
Samotná dióda LED je len jednou malou časťou pevného{0}}svietidla. Po začlenení do svietidla môže byť lúmen a zachovanie farby LED ovplyvnené faktormi, ako je teplo, kolísanie napájania a mechanické namáhanie, ktoré neboli prítomné počas pôvodného testu. Inžinieri osvetlenia však nemali žiadny štandardizovaný spôsob testovania závažnosti vplyvu týchto faktorov a následne žiadny spôsob, ako zlepšiť dizajn svietidiel, aby sa maximalizovala životnosť produktu.
Kombinácia štandardizovaného skúšobného postupu a metódy na použitie údajov z testu na predpovedanie životnosti svietidla bola teraz vyvinutá Výborom pre skúšobné postupy Severoamerickej spoločnosti Illuminated Engineering Society (IESNA) a je v záverečnej fáze schvaľovania. Tento článok vysvetľuje, ako funguje testovacia a prediktívna metóda a ako umožní dizajnérom osvetlenia zlepšiť životnosť ich svietidiel.
Testovanie LED diód
Podľa amerického ministerstva energetiky životnosť osvetlenia súvisí s prevádzkovými podmienkami (napríklad okolitou teplotou a pracovným cyklom), ale používateľ môže zvyčajne očakávať, že žiarovka vydrží 1 000 hodín a halogén dvakrát toľko. V prípade žiariviek má predradníková technológia veľký vplyv na životnosť produktu; s lacným predradníkom môže trubica vydržať 20 000 hodín, pri drahších typoch až 30 000 hodín.
Samozrejme, LED diódy tiež zlyhávajú. Niekedy je toto zlyhanie katastrofálne; napríklad epoxidová živica použitá na zapuzdrenie matrice sa môže prehriať a expandovať, čím sa vyvíja tlak na spojené spoje zariadenia, kým nepovolia. Elektrostatický výboj (ESD) môže spôsobiť okamžité zlyhanie polovodičového spojenia LED. Ďalšou príčinou katastrofálneho zlyhania je tvorba kovových fúzov, najmä vo vlhkom prostredí alebo tam, kde je LED vystavená mechanickému namáhaniu, ktoré premosťuje vodiče a spôsobuje skrat.
Avšak za predpokladu, že LED diódy sú poháňané a udržiavané v chlade podľa odporúčaní výrobcu, zariadenia majú tendenciu byť pozoruhodne odolné a len malé percento z nich skutočne zlyhá katastrofálne. Pravdepodobnejším výsledkom je, že LED bude postupne slabnúť, až kým nebude jej svetelný výkon nedostatočný na účel, na ktorý bola určená (definovaná svetelným priemyslom ako menej ako 70 percent jej výkonu, keď je nová alebo „L70").
To je v kontraste s tradičným osvetlením, ktoré s väčšou pravdepodobnosťou katastrofálne zlyhá. (Tradičné osvetlenie môže počas svojej životnosti znížiť jas o 20 až 30 percent, ale svietidlá zvyčajne zhasnú skôr, ako si to spotrebiteľ všimne (obrázok 1).)
Obrázok 1: Krivky udržiavania lúmenu pre tradičné osvetlenie a LED diódy. Všimnite si tendenciu tradičného osvetlenia katastrofálne zlyhať skôr, ako si všimnete degradáciu lúmenu.
Kombinácia relatívne malého počtu katastrofických porúch a extrémne postupného poklesu svetelného výkonu znamená, že potenciálna životnosť LED presahujúca 40 000, 50 000 alebo dokonca 60 000 hodín nie je neprimeraným očakávaním.
V komerčnom prostredí však nemožno očakávať, že výrobcovia podrobia svoje LED skúške trvajúcej najviac šesť rokov, aby dokázali svoje tvrdenia o životnosti. Namiesto toho sa na určenie dĺžky trvania testu používa kratší test v kombinácii so štandardizovanou extrapoláciou trendov odvodených z testovacích údajov.LED vydrží. Veľkí výrobcovia LED bežne podrobujú svoje produkty testom, ktoré vyvinula IESNA a sú nazvané LM-80,“Schválená metóda na testovanie údržby svetelných zdrojov LED svetelných zdrojov".
Dve laboratóriá so sídlom v USA, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) a National Institute of Standards and Technology (NIST), spolu so skupinou šiestich výrobcov LED (vrátane OSRAM a Cree), vytvorili technické memorandum (TM-21, “Projektovanie dlhodobej údržby svetelných zdrojov LED svetelných zdrojov"), aby sa definoval extrapolačný algoritmus na testovanie udržiavania lúmenu pomocou údajov z LM-80.
Algoritmus ignoruje údaje z prvých 1 000 hodín, ale používa ich z posledných 5 000 hodín testu (alebo konečných 50 percent údajov v prípade testov dlhších ako 10 000 hodín (obrázok 2)). Údaje sa potom vložia do modelu exponenciálnej extrapolácie pomocou metódy najmenších-štvorcov. L70extrapolácia je potom nižšia z výsledného L70čas alebo šesťnásobok skúšobného času LM-80. Napríklad pri 6 000 hodinách testovacích údajov LM-80 potom L70= 36 000 hodín. S 10 000 hodinami testovacích údajov LM-80 potom L70= 60 000 hodín.1(Pozrite si článok TechZone "Určenie hodnotenej životnosti LED: Zložitá výzva.")
Obrázok 2: Príklad testovacích údajov LM-80 použitých pre L70extrapolácia.
Komerčné LED diódy sa môžu pochváliť pôsobivým L70výsledky. Philips Lumileds tvrdí, že jeho LUXEON Rebel white LED, zariadenie s výkonom 105 lm/W (pri 350 mA), ktoré ponúka maximálnu svietivosť 226 lm (pri 1 A), prekračuje požiadavky Energy Star na údržbu lumenov s L.70viac ako 36 000 hodín (obrázok 3).
Obrázok 3: Výsledky pre LUXEON Rebel LED od Philips Lumileds s použitím testovacieho postupu LM-80 a extrapolačného algoritmu TM-21.
Cree a OSRAM tvrdia, že ich vysokovýkonné zariadenia, ako napríklad XLamp XM-L2, čip 153 lm/W (pri 700 mA) a čip OSLON SSL, 125 lm/W (350 mA), umožňujú výrobcom svietidiel prekonať štandardy spoločnosti Energy Star, ktoré ich používajú.
Obmedzené na LED diódy
Problém súčasných testovacích metód je, že testujú iba životnosť samotnej LED. To sú užitočné údaje, ale keď je čip zabudovaný do svietidla, môže sa pokaziť oveľa viac. Napájanie je jednou z potenciálnych slabín, ale možno dôležitejšia je účinnosť tepelného manažmentu produktu, pretože prebytočné teplo je uznávané ako „zabijak“ LED diód číslo jedna.
Podľa Creea „väčšina mechanizmov zlyhania LED závisí od teploty-. Zvýšené teploty spojov spôsobujú zníženie svetelného výkonu a zrýchlenú degradáciu čipu.“2
Primárna príčina vyblednutia LED je spôsobená degradáciou vnútornej štruktúry samotnej matrice a táto degradácia sa zhoršuje vysokými teplotami. Stručne povedané, vnútorná kvantová účinnosť, miera počtu rekombinácií elektrónových -dier na spoji n-typu/p{3}}typu čipu, ktorých výsledkom je emitovaný fotón viditeľnej vlnovej dĺžky, klesá, keď sa množia dislokácie v kryštálovej štruktúre čipu. Je to preto, že dislokácie podporujú ne-žiarivú rekombináciu a ako už názov napovedá, ne-žiarivá kombinácia nevedie k vyžarovaniu fotónu.
výrobcovia LED čipovtvrdo pracovať na znížení počtu chýb v zariadeniach, keď sú nové, ale procesy výroby polovodičov nie sú dokonalé a vždy budú existovať nejaké chyby. Avšak najdôležitejším faktorom pod kontrolou konštruktéra, ktorý ovplyvňuje životnosť znížením násobenia dislokácií, je teplota spojenia. (Pozrite si článok TechZone "Pochopenie príčiny vyblednutia diód LED s vysokým{0}}jasom.")
Nový test pre LED svietidlá
Pretože tradičné alternatívy osvetlenia sú vyspelé produkty, pre tieto produkty sú k dispozícii komplexnejšie údaje o životnosti a spotrebitelia by radi videli, ako sa LED diódy porovnávajú. Dobrou správou je, že polovodičové-svietidlá budú pri takomto porovnaní pravdepodobne svietiť jasne. Zlou správou je, že výrobcovia čelia rovnakému problému, akým čelili samotným čipom; testovanie do zlyhania trvá tak dlho, že je nepraktické.
Výrobcovia „drop{0}}inštitúcií“ tradičného osvetlenia sa zatiaľ snažia poskytnúť informácie o-dlhodobom výkone svojho produktu na základe údajov pre LED diódy v srdci ich produktov. Pri použití takýchto testovacích údajov na určenie životnosti anLED osvetleniesvietidlo je dobrý začiatok, poskytuje len približnú hodnotu z dôvodu iných faktorov, ktoré môžu skrátiť životnosť svietidla.
Spoločnosť LED dynamics predstavila to, o čom tvrdí, že je prvou komerčne-dostupnou náhradou žiarivkovej trubice T8 na báze LED-. Zariadenie ponúka až 1 900 lm pri účinnosti 94 lm/W s indexom podania farieb (CRI) 85. Zariadenie sa nazýva EverLED-VE a je dostupné v štandardných teplotách farieb 4 000 a 5 000 K. Technický list LEDdynamics uvádza, že EverLED{14}VE má menovitú životnosť 10 rokov a spotrebitelia by mali očakávať nulové percento zlyhania oproti menovitej životnosti.
Podobne ROHM Semiconductor ponúka nižšiu{0}}náhradu za klasické žiarovky, R-B15L1 (obrázok 4). Žiarovka produkuje 550 lm pri spotrebe energie 8 W (pri účinnosti 69 lm/W). R-B15L1 funguje priamo zo 100 VACvstup a ROHM uvádza „životnosť“ 40 000 hodín.
Obrázok 4: ROHM R-B15L1 ponúka životnosť 40 000 hodín.
Skutočne potrebujeme odvetvovú{0}}štandardnú testovaciu metódu na kvantifikáciu životnosti akéhokoľvek svietidla LED. IESNA reagovala na túto požiadavku prijatím podobného prístupu, aký sa používa na testovanie samostatných LED diód. Výsledný testovací postup, LM-84 "Test údržby LED lámp, motorov a svietidiel a farieb,“ je v štádiu záverečného schvaľovania výborom IESNA.
Dokument popisuje postupy potrebné na získanie rovnomerných a reprodukovateľných meraní lúmenu a zachovania farby za štandardných prevádzkových podmienok pri teplote okolia 25 ± 5 stupňov a cykle osvetlenia 11 hodín zapnuté, 1 hodina vypnuté.
LM-84 však neprezradí celý príbeh. Rovnako ako jeho náprotivok LM-80, LM-84 poskytuje iba údaje o tom, ako dobre sa farba a svietivosť zariadenia udržiava počas relatívne krátkeho obdobia. Žiaľ, neposkytuje usmernenie ani žiadne odporúčania týkajúce sa prediktívnych odhadov alebo extrapolácie pre lúmen alebo zachovanie farby nad rámec skutočných meraní.
V súlade s potrebou robiť predpovede o tom, ako dlho bude svietidlo LED skutočne vhodné na daný účel, IESNA postupuje smerom k prístupu, ktorý bude spájať testovacie údaje o svietidlách LM-84 s novým dokumentom TM-28, ktorý štandardizuje metódy premietania nameraných údajov na (oveľa) dlhšie obdobia. Tento prístup je paralelný so spôsobom, akým sa LM-80 a TM-21 používajú na predpovedanie samostatneLED lumena udržiavanie farieb.
Základné princípy TM-28 budú pravdepodobne rovnaké ako TM-21. Projekcia bude založená na priemerných testovacích údajoch bez ohľadu na testované jednotky, ktoré prestanú fungovať počas testu; matematický základ použitý v TM-28 sa nebude odchyľovať od TM-21 a dĺžka projekcie musí byť založená na veľkosti vzorky a úrovni spoľahlivosti, ktorá dáva praktický zmysel.
Jedným z problémov, ktorým výbor čelí, je nedostatok údajov. Keď bol TM-21 vyvinutý pre LED diódy, existovalo najmenej 40 súborov takýchto údajov, niektoré pre LED, ktoré boli testované viac ako 10 000 hodín, ktoré bolo možné použiť na vyhodnotenie matematického základu TM-21. Porovnateľné údaje o testoch LED svietidiel sú väčšinou nedostupné.
Jedným z uvažovaných riešení je zrkadliť požiadavku LM-80 na 6 000 hodín (alebo viac) testovania a použiť rovnaký algoritmus na projekciu udržiavania farby a svietivosti. To ponecháva otvorenú otázku, či údaje z LED lámp, ktoré sa testujú s menej ako 6 000 hodinami, môžu byť stále použité na vytváranie projekcií. Priemysel chce skrátiť čas a náklady na takéto testy a existuje precedens: Energy Star umožňuje, aby sa na predbežnú kvalifikáciu použili údaje o 3 000-hodinovom testovaní LED lampy.
Pracovná skupina TM-28 porovnala 3 000 a 6 000-hodinové testovacie údaje LM-80 pre LED a dospela k záveru, že medzi nimi existuje dostatočná korelácia, aby bolo možné z 3 000-hodinových údajov urobiť rozumné odhady životnosti. Algoritmy použité na projektovanie z týchto údajov sú podobné tým, ktoré sú opísané v TM-21, ale kvôli kratšiemu trvaniu testu bude pridané podmienenejšie použitie projekčnej metódy.3
Čo bude ďalej v prípade testov-polovodičového osvetlenia?
Po zverejnení sa dokumenty LM-84 a TM-28 budú používať spoločne pre svietidlá LED rovnakým spôsobom, akým sa dokumenty LM-80 a TM-21 používali pre samostatné LED diódy. Nové dokumenty umožnia priemyslu polovodičového osvetlenia prijať štandardizovaný prístup na definovanie farby a zachovania svetelného toku ich produktov, čo pomôže spotrebiteľom zistiť, ako sa LED osvetlenie porovnáva s tradičným osvetlením.
Avšak, pretožeLED osvetlenieje ďaleko-od-vyspelého odvetvia, je pred nami ešte veľa práce. Ďalšie normy a skúšobné metódy sa zameriavajú na špecifické typy a vlastnosti výrobkov. Dokument National Electrical Manufacturers Association (NEMA) SSL 7A-2013 so sídlom v USA, "Fázové-stmievanie pre pevné osvetlenie{1}}: základná kompatibilita,“ rieši kľúčový problém polovodičového -osvetlenia tým, že poskytuje požiadavky na kompatibilitu pri používaní stmievateľných produktov LED a stmievačov s prednou fázou- (najbežnejší typ).4
IESNA je tiež zaneprázdnená. Ďalší na rade bude pravdepodobne LM-85"IES schválená metóda pre elektrické a fotometrické merania-vysokovýkonných LED diód", ktorý sa zaoberá meraniami pre vysokovýkonné LED diódy{0}}, ktoré na normálnu prevádzku vyžadujú chladič, a zahŕňa biele LED diódy, ako aj jednofarebné LED diódy -. Potom je tu TM-26 "Projektovaná menovitá životnosť pre balíčky LED“, ktorý prevezme TM-21 L70informácie o údržbe svetelného toku o krok ďalej zväčšením veľkosti vzorky a zahrnutím katastrofických zlyhaní do výpočtu, aby sa dospelo k skutočnej definícii „menovitá životnosť LED“ a nie len „životnosť údržby lúmenu“.
https://www.benweilight.com/lighting-trubica-žiarovka/18w-3000k-6ft-led-tube.html
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Telefón: +86 0755 27186329
Mobil (+86)18673599565
Whatsapp:19113306783
Email:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Web:www.benweilight.com
