Standardizirano testiranje LED dioda proširuje se i na rasvjetna tijela
LED diode su izuzetno izdržljive i rijetko se katastrofalno kvare. Vjerojatniji način kvara je blijeđenje sve dok izlazna svjetlost ne postane neprikladna za namjeravanu svrhu. Pad svjetline i promjena boje vrlo je postupan, a mogući su potencijalni "životni vijek" LED dioda (točka u kojoj uređaj više ne odgovara namjeni) veći od 50 000 sati.
Standardizirani testovi omogućuju proizvođačima LED dioda da inženjerima rasvjete pruže kvantitativne procjene vijeka trajanja njihovih proizvoda, a da tvrtke ne moraju prolaziti kroz nepraktično dugotrajan proces testiranja čipova do kvara.
Sama LED dioda samo je mali dio-stalnog rasvjetnog tijela. Nakon što se ugradi u učvršćenje, na lumen i održavanje boje LED-a mogu utjecati čimbenici kao što su toplina, fluktuacije napajanja i mehanički stres koji nisu bili prisutni tijekom izvornog testa. Međutim, inženjeri rasvjete nisu imali standardizirani način testiranja koliko bi jak učinak ovih čimbenika mogao biti, a posljedično ni način poboljšanja dizajna svjetiljki kako bi maksimalno produžili životni vijek proizvoda.
Kombinaciju standardiziranog testnog postupka i metode za korištenje podataka iz testa za predviđanje životnog vijeka učvršćenja sada je razvio Odbor za ispitne postupke Društva za svjetlosni inženjering Sjeverne Amerike (IESNA) i u fazi je konačnog odobrenja. Ovaj članak objašnjava kako funkcionira metoda testiranja i predviđanja te kako će omogućiti dizajnerima rasvjete da poboljšaju dugovječnost svojih rasvjetnih tijela.
Testiranje LED dioda
Prema Ministarstvu energetike SAD-a, životni vijek rasvjete povezan je s radnim uvjetima (na primjer, temperaturom okoline i radnim ciklusom), ali obično bi korisnik mogao očekivati da će žarulja sa žarnom niti trajati 1000 sati, a halogena dvostruko više. U slučaju fluorescentnih cijevi, tehnologija balasta uvelike utječe na životni vijek proizvoda; s jeftinim balastom, cijev može trajati 20 000 sati, povećavajući se na 30 000 za skuplje tipove.
Naravno, i LED diode ne rade. Ponekad je ovaj neuspjeh katastrofalan; na primjer, epoksidna smola koja se koristi za kapsuliranje matrice može se pregrijati i proširiti, vršeći pritisak na spojene spojeve uređaja dok ne popuste. Elektrostatičko pražnjenje (ESD) može uzrokovati trenutačni kvar spoja poluvodiča LED-a. Još jedan uzrok katastrofalnog kvara je stvaranje metalnih brkova, osobito u vlažnim okruženjima ili gdje je LED izložen mehaničkom naprezanju, koje premošćuje vodiče uzrokujući kratki spoj.
Međutim, pod uvjetom da se LED diode pokreću i drže hladnim u skladu s preporukama proizvođača, uređaji su obično izuzetno izdržljivi i samo mali postotak njih zapravo katastrofalno otkazuje. Vjerojatniji ishod je da će LED dioda postupno blijedjeti sve dok njezina izlazna svjetlost ne postane nedostatna za svrhu za koju je namijenjena (koju industrija rasvjete definira kao manje od 70 posto svoje izlazne snage kada je nova ili "L70").
To je u suprotnosti s tradicionalnom rasvjetom za koju postoji mnogo veća vjerojatnost da će katastrofalno otkazati. (Tradicionalna rasvjeta može smanjiti svjetlinu za 20 do 30 posto tijekom svog životnog vijeka, ali rasvjetna tijela obično umiru mnogo prije nego što potrošač primijeti (slika 1).)
Slika 1: Krivulje održavanja lumena za tradicionalnu rasvjetu i LED diode. Obratite pažnju na tendenciju da tradicionalna rasvjeta katastrofalno zakaže prije nego što se primijeti degradacija lumena.
Kombinacija relativno malog broja katastrofalnih kvarova i iznimno postupnog pada izlazne svjetlosti znači da potencijalni životni vijek LED dioda veći od 40 000, 50 000 ili čak 60 000 sati nije nerazumno očekivanje.
Međutim, u komercijalnom okruženju, od proizvođača se ne može očekivati da podvrgnu svoje LED diode testiranju koje traje najveći dio šest godina kako bi dokazali svoje tvrdnje o dugovječnosti. Umjesto toga, koristi se kraći test, u kombinaciji sa standardiziranom ekstrapolacijom trendova izvedenih iz testnih podataka, kako bi se odredilo koliko dugoLED će trajati. Glavni proizvođači LED dioda rutinski podvrgavaju svoje proizvode testu, koji je razvio IESNA i nazvao ga LM-80, "Odobrena metoda za ispitivanje održavanja lumena LED izvora svjetlosti".
Dva američka laboratorija, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) i National Institute of Standards and Technology (NIST), zajedno sa skupinom od šest proizvođača LED dioda (uključujući OSRAM i Cree), izradili su tehnički memorandum (TM-21, "Projektiranje dugoročnog održavanja lumena LED izvora svjetlosti") za definiranje algoritma ekstrapolacije za ispitivanje održavanja lumena pomoću podataka iz LM-80.
Algoritam zanemaruje podatke iz prvih 1.000 sati, ali ih koristi iz zadnjih 5.000 sati testa (ili konačnih 50 posto podataka u slučaju testova dužih od 10.000 sati (Slika 2)). Podaci se zatim uklapaju u model eksponencijalne ekstrapolacije pomoću metode krivulje najmanjih-kvadrata. L70ekstrapolacija je tada niži od dobivenog L70vrijeme ili šest puta više od vremena ispitivanja LM-80. Na primjer, sa 6000 sati podataka o ispitivanju LM-80, tada L70= 36,000 sati. S 10 000 sati LM-80 testnih podataka, zatim L70= 60,000 sati.1(Pogledajte članak TechZone "Određivanje procijenjenog životnog vijeka LED-a: težak izazov.")
Slika 2: Primjer podataka ispitivanja LM-80 korištenih za L70ekstrapolacija.
Komercijalne LED diode mogu se pohvaliti impresivnim L70rezultate. Philips Lumileds kaže da njegov LUXEON Rebel bijeli LED, uređaj od 105 lm/W (na 350 mA) koji nudi maksimalnu svjetlinu od 226 lm (na 1 A), premašuje zahtjeve Energy Star za održavanje lumena s L70brojka veća od 36 000 sati (Slika 3).
Slika 3: Rezultati za Philips Lumileds LUXEON Rebel LED korištenjem LM-80 ispitnog postupka i TM-21 ekstrapolacijskog algoritma.
Cree i OSRAM kažu da njihovi-snažni uređaji kao što je prvi XLamp XM-L2, čip od 153 lm/W (pri 700 mA), i drugi OSLON SSL, čip od 125 lm/W (pri 350 mA), omogućuju proizvođačima rasvjetnih tijela da premaše standarde Energy Star.
Ograničeno na LED diode
Problem s trenutnim metodama ispitivanja je taj što testiraju samo dugovječnost same LED diode. To su korisni podaci, ali kada se čip ugradi u uređaj, mnogo više toga može poći po zlu. Napajanje je jedna potencijalna slabost, ali možda je važnija učinkovitost upravljanja toplinom proizvoda jer se višak topline smatra glavnim "ubojicom" LED dioda.
Prema Creeu, "većina mehanizama kvara LED-a ovisi-o temperaturi. Povišene temperature spojeva uzrokuju smanjenje izlazne svjetlosti i ubrzanu degradaciju čipa."2
Primarni uzrok blijeđenja LED dioda je degradacija unutarnje strukture same matrice, a tu degradaciju pogoršavaju visoke temperature. Ukratko, unutarnja kvantna učinkovitost, mjera broja rekombinacija elektron-rupa na spoju n-tipa/p-tipa čipa koje rezultiraju emitiranim fotonom vidljive valne duljine, opada kako se dislokacije u kristalnoj strukturi čipa umnožavaju. To je zato što dislokacije potiču ne-radijativnu rekombinaciju i, kao što ime sugerira, ne-radijativna kombinacija ne rezultira emitiranim fotonom.
Proizvođači LED čipovanaporno raditi na smanjenju broja nedostataka u uređajima kada su novi, ali procesi proizvodnje poluvodiča nisu savršeni i uvijek će biti nekih grešaka. Međutim, najvažniji čimbenik pod kontrolom inženjera dizajna koji utječe na dugovječnost smanjenjem umnožavanja dislokacija je temperatura spoja. (Pogledajte članak TechZone "Razumijevanje uzroka blijeđenja LED-a visoke{0}}svjetline.")
Novi test za LED rasvjetna tijela
Budući da su tradicionalne alternative rasvjeti zreli proizvodi, dostupni su sveobuhvatniji podaci o vijeku trajanja ovih proizvoda i potrošači žele vidjeti usporedbu LED dioda. Dobra je vijest da će čvrsta-svjetla vjerojatno jako svijetliti u takvoj usporedbi. Loša vijest je da se proizvođači suočavaju s istim problemom s kojim su se suočavali sa samim čipovima; testiranje do kvara traje toliko dugo da je nepraktično.
Za sada proizvođači "ulazni-" zamjena za tradicionalnu rasvjetu daju sve od sebe kako bi pružili informacije o-dugoročnoj učinkovitosti svojih proizvoda na temelju podataka za LED(e) u srcu njihovih proizvoda. Dok koristite takve testne podatke za određivanje životnog vijekaLED rasvjetaučvršćenje je dobar početak, pružit će samo približnu procjenu zbog drugih čimbenika koji mogu skratiti vijek trajanja učvršćenja.
Tvrtka LED dynamics predstavila je, kako tvrdi, prvu komercijalno-dostupnu zamjenu za T8 fluorescentnu cijev koja se-zasnovala na LED-u. Uređaj nudi do 1900 lm pri učinkovitosti od 94 lm/W s indeksom reprodukcije boja (CRI) od 85. Nazvan EverLED-VE, uređaj je dostupan u standardnim temperaturama boje od 4000 i 5000 K. Podatkovna tablica tvrtke LEDdynamics kaže da EverLED-VE ima procijenjeni životni vijek od 10 godina i potrošači bi trebali očekivati nula posto neuspjeha prema procijenjenom vijeku trajanja.
Slično tome, ROHM Semiconductor nudi zamjenu-za žarulje sa žarnom niti, R-B15L1 (Slika 4). Žarulja proizvodi 550 lm uz potrošnju od 8 W (za učinkovitost od 69 lm/W). R-B15L1 radi izravno iz 100 VACulaz, a ROHM tvrdi "životni vijek" od 40.000 sati.
Slika 4: ROHM-ov R-B15L1 nudi tvrdi životni vijek od 40 000 sati.
Ono što je stvarno potrebno je-standardna metoda ispitivanja za kvantificiranje životnog vijeka bilo kojeg LED rasvjetnog tijela. IESNA je odgovorila na ovaj zahtjev usvajanjem pristupa sličnog onom koji se koristi za testiranje samostalnih LED dioda. Rezultirajući postupak ispitivanja, LM-84 "LED svjetiljke, motori i ispitivanje lumena rasvjetnih tijela i održavanja boje," je u završnoj fazi odobrenja od IESNA odbora.
Dokument opisuje postupke potrebne za dobivanje ujednačenih i ponovljivih mjerenja lumena i održavanja boje u standardnim radnim uvjetima temperature okoline od 25 ±5 stupnjeva i ciklusa osvjetljenja od 11 sati uključeno, 1 sat isključeno.
Međutim, LM-84 neće dati cijelu priču. Kao i njegov pandan LM-80, LM-84 pruža samo podatke o tome koliko se dobro održavaju boja i osvjetljenje uređaja tijekom relativno kratkog razdoblja. Nažalost, ne daje smjernice niti daje bilo kakve preporuke u vezi s prediktivnim procjenama ili ekstrapolacijom za održavanje lumena ili boje izvan granica stvarnih mjerenja.
Imajući razumijevanja za potrebu predviđanja o tome koliko dugo će LED rasvjetno tijelo stvarno biti prikladno za svrhu, IESNA napreduje prema pristupu koji će kombinirati podatke testiranja LM-84 rasvjetnih tijela s novim TM-28 dokumentom koji standardizira metode za projiciranje izmjerenih podataka tijekom (puno) dužih razdoblja. Pristup je paralelan načinu na koji se LM-80 i TM-21 koriste za samostalno predviđanjeLED lumeni održavanje boje.
Osnovna načela TM-28 vjerojatno će biti ista kao i TM-21. Projekcija će se temeljiti na prosječnim testnim podacima, diskontirajući testirane jedinice koje prestanu raditi tijekom testa; matematička osnova korištena u TM-28 neće odstupati od TM-21, a duljina projekcije mora se temeljiti na veličini uzorka i razini pouzdanosti koja ima praktičnog smisla.
Jedan problem s kojim se povjerenstvo suočava je nedostatak podataka. Kada je TM-21 razvijen za LED diode, postojalo je najmanje 40 skupova takvih podataka, neki za LED diode koje su testirane tijekom 10.000 sati, koji su se mogli koristiti za procjenu matematičke osnove TM-21. Usporedni podaci o ispitivanju LED svjetiljki uglavnom nisu dostupni.
Jedno rješenje koje se razmatra je zrcaljenje zahtjeva LM-80 za 6000 sati (ili više) testiranja i korištenje istog algoritma za projekciju održavanja boje i svjetline. To ostavlja otvorenim pitanje mogu li se podaci iz LED žarulja koje su testirane s manje od 6000 sati i dalje koristiti za izradu projekcija. Industrija želi smanjiti vrijeme i troškove takvih testova i postoji presedan: Energy Star dopušta korištenje podataka o testiranju LED svjetiljki od 3000 sati za predkvalificiranje.
Radna skupina TM-28 usporedila je 3000- i 6000-satne podatke LM-80 testa za LED diode i zaključila da postoji dovoljna korelacija između to dvoje da bi se napravile razumne projekcije životnog vijeka iz podataka od 3000 sati. Algoritmi koji se koriste za projiciranje iz ovih podataka slični su onima opisanim u TM-21, ali će zbog kraćeg trajanja testa biti dodana uvjetnija upotreba metode projiciranja.3
Što je sljedeće u vezi s-testovima rasvjete u čvrstom stanju?
Nakon objave, dokumenti LM-84 i TM-28 koristit će se zajedno za LED rasvjetna tijela na isti način na koji su LM-80 i TM-21 korišteni za samostalne LED diode. Novi dokumenti omogućit će industriji poluprovodničkih rasvjeta usvajanje standardiziranog pristupa za definiranje održavanja boje i lumena svojih proizvoda, pomažući potrošačima da utvrde kakva je LED rasvjeta u usporedbi s tradicionalnom rasvjetom.
Međutim, jerLED rasvjetaje daleko-od-zrele industrije, ima još puno posla. Ostali standardi i metode ispitivanja usmjereni su na specifične vrste proizvoda i karakteristike. Dokument američkog Nacionalnog udruženja proizvođača električne energije (NEMA) SSL 7A-2013, "Fazno-izrezano zatamnjenje za-solidnu rasvjetu: osnovna kompatibilnost," bavi se ključnim problemom polu{0}}state rasvjete pružajući zahtjeve kompatibilnosti za upotrebu LED proizvoda s mogućnošću prigušivanja i prigušivača-faznog rezanja (najčešći tip).4
IESNA također ostaje zauzeta. Sljedeći će vjerojatno biti LM-85 "Metoda koju je odobrio IES za električna i fotometrijska mjerenja LED dioda velike{0}}snage," koja se bavi mjerenjima za LED-snage koje zahtijevaju hladnjak za normalan rad, a uključuje bijele LED diode kao i LED diode u jednoj-boji. Zatim tu je TM-26 "Projektiranje nominalnog vijeka trajanja za LED pakete," koji će uzeti TM-21 L70informacije o održavanju lumena korak dalje povećanjem veličine uzorka i uključivanjem katastrofalnih kvarova u izračun kako bi se došlo do stvarne definicije "procijenjenog životnog vijeka LED-a" umjesto samo "životnog vijeka održavanja lumena".
https://www.benweilight.com/lighting-tube-bulb/18w-3000k-6ft-led-tube.html
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Telefon: +86 0755 27186329
Mobilni (+86)18673599565
Whatsapp:19113306783
Email:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Web:www.benweilight.com
