Стандардизовано тестирање за ЛЕД диоде проширује се на расветна тела
ЛЕД диоде су изузетно издржљиве и ретко кваре катастрофално. Вероватнији режим квара бледи све док излаз светлости не постане неприкладан за предвиђену сврху. Смањење осветљености и промена боје је веома постепен, а могући су потенцијални „животни век“ ЛЕД-а (тачка у којој уређај више није погодан за намену) преко 50.000 сати.
Стандардизовани тестови омогућавају произвођачима ЛЕД диода да дају инжењерима расвете квантитативне процене животног века својих производа, а да компаније не морају да пролазе кроз непрактично дуг процес тестирања чипова до квара.
Сама ЛЕД лампа је само један мали део расветног уређаја-у чврстом стању. Када се једном угради у уређај, на одржавање лумена и боје ЛЕД-а могу утицати фактори као што су топлота, флуктуације напајања и механички стрес који нису били присутни током првобитног теста. Међутим, инжењери расвете нису имали стандардизован начин тестирања колико јак ефекат ових фактора може бити, а самим тим ни начин да побољшају дизајн свог уређаја како би продужили животни век производа.
Комбинацију стандардизоване процедуре тестирања и методе за коришћење података из теста за предвиђање животног века уређаја сада је развио Комитет за процедуре тестирања Иллуминатед Енгинееринг Социети оф Нортх Америца (ИЕСНА) и налази се у завршној фази одобрења. Овај чланак објашњава како функционишу тест и предиктивни метод и како ће омогућити дизајнерима осветљења да побољшају дуговечност својих уређаја.
Тестирање ЛЕД диода
Према америчком Министарству енергетике, животни век осветљења је повезан са радним условима (на пример, температура околине и радни циклус), али обично корисник може очекивати да ће сијалица са жарном нити трајати 1.000 сати, а халоген двоструко дуже. У случају флуоресцентних цеви, технологија баласта у великој мери утиче на век трајања производа; са јефтиним баластом, цев може трајати 20.000 сати повећавајући се на 30.000 за скупље типове.
Наравно, ЛЕД диоде такође не успевају. Понекад је овај неуспех катастрофалан; на пример, епоксидна смола која се користи за капсулирање матрице може да се прегреје и прошири, вршећи притисак на спојене спојеве уређаја док не попусте. Електростатичко пражњење (ЕСД) може изазвати тренутни квар на споју полупроводника ЛЕД диоде. Други узрок катастрофалног квара је формирање металних бркова, посебно у влажним срединама или где је ЛЕД подложна механичком напрезању, који премошћују проводнике и изазивају кратак спој.
Међутим, под условом да се ЛЕД диоде покрећу и одржавају хладне у складу са препорукама произвођача, уређаји имају тенденцију да буду изузетно издржљиви и само мали проценат њих заправо катастрофално поквари. Вероватнији исход је да ће ЛЕД постепено бледети све док његова светлосна снага не постане недовољна за сврху за коју је намењена (коју индустрија расвете дефинише као мање од 70 процената њене излазне снаге када је нова или „Л70").
Ово је у супротности са традиционалним осветљењем за које је много већа вероватноћа да ће катастрофално пропасти. (Традиционално осветљење може да смањи осветљеност за 20 до 30 процената током свог животног века, али светиљке обично умиру много пре него што потрошач то примети (Слика 1).)
Слика 1: Криве одржавања лумена за традиционално осветљење и ЛЕД диоде. Обратите пажњу на тенденцију да традиционално осветљење катастрофално закаже пре него што се примети деградација лумена.
Комбинација релативно мало катастрофалних кварова и изузетно постепеног опадања излазне светлости значи да потенцијални животни век ЛЕД-а већи од 40.000, 50.000 или чак 60.000 сати није неразумно очекивање.
Међутим, у комерцијалном окружењу, не може се очекивати да произвођачи подвргну своје ЛЕД диоде тесту који траје највише шест година како би доказали своје тврдње о дуговечности. Уместо тога, краћи тест, у комбинацији са стандардизованом екстраполацијом трендова изведених из података теста, користи се да би се одредило колико дугоЛЕД ће трајати. Главни произвођачи ЛЕД диода рутински подвргавају своје производе тестирању, које је развила ИЕСНА и названа ЛМ-80, "Одобрена метода за испитивање одржавања лумена ЛЕД извора светлости".
Две лабораторије са седиштем у САД, Пацифичка северозападна национална лабораторија (ПННЛ) и Национални институт за стандарде и технологију (НИСТ), заједно са групом од шест произвођача ЛЕД диода (укључујући ОСРАМ и Црее), израдили су технички меморандум (ТМ-21, "Пројектовање дуготрајног одржавања лумена ЛЕД извора светлости") да дефинишемо алгоритам екстраполације за тестирање одржавања лумена користећи податке из ЛМ-80.
Алгоритам игнорише податке из првих 1.000 сати, али их користи из последњих 5.000 сати теста (или коначних 50 процената података у случају тестова дужих од 10.000 сати (Слика 2)). Подаци се затим уклапају у модел експоненцијалне екстраполације коришћењем методе криве најмање{9}}квадрата. Л70екстраполација је тада нижа од резултујућих Л70време или шест пута више од времена тестирања ЛМ-80. На пример, са 6.000 сати тестних података ЛМ-80, онда је Л70= 36,000 сати. Са 10.000 сати тестних података ЛМ-80, онда је Л70= 60,000 сати.1(Погледајте чланак ТецхЗоне "Одређивање ЛЕД номиналног века трајања: тежак изазов.")
Слика 2: Пример података ЛМ-80 теста коришћених за Л70екстраполација.
Комерцијалне ЛЕД диоде могу се похвалити импресивним Л70резултате. Пхилипс Лумиледс каже да његов ЛУКСЕОН Ребел бели ЛЕД, уређај од 105 лм/В (на 350 мА) који нуди максималну осветљеност од 226 лм (при 1 А), премашује захтеве за одржавање лумена Енерги Стар са Л70цифра преко 36.000 сати (Слика 3).
Слика 3: Резултати за ЛУКСЕОН Ребел ЛЕД компаније Пхилипс Лумиледс коришћењем ЛМ-80 тест процедуре и ТМ-21 екстраполационог алгоритма.
Црее и ОСРАМ кажу да њихови уређаји велике снаге-као што је први КСЛамп КСМ-Л2, чип од 153 лм/В (на 700 мА) и други ОСЛОН ССЛ, 125 лм/В (на 350 мА) чипа за поправке, премашују стандарде за поправке Стар-а који их користе за поправке.
Ограничено на ЛЕД диоде
Проблем са тренутним методама тестирања је у томе што тестирају само дуговечност саме ЛЕД диоде. То су корисни подаци, али када се чип угради у уређај постоји много више ствари које могу поћи наопако. Напајање је једна од потенцијалних слабости, али је можда важнија ефикасност управљања топлотом производа јер је вишак топлоте признат као „убица“ број један ЛЕД диода.
Према Крију, „већина механизама за отказивање ЛЕД диода зависи од температуре{0}}. Повишене температуре споја узрокују смањење излазне светлости и убрзану деградацију чипа.“2
Примарни узрок бледења у ЛЕД-у је због деградације унутрашње структуре саме матрице, а ова деградација је погоршана високим температурама. Укратко, унутрашња квантна ефикасност, мера броја рекомбинација електронских-рупа на споју н-тип/п- типа чипа које резултирају емитованим фотоном видљиве таласне дужине, опада како се дислокације у кристалној структури чипа множе. То је зато што дислокације подстичу не-радиативну рекомбинацију и, као што име говори, не{6}}комбинација не доводи до емитованог фотона.
Произвођачи ЛЕД чипованапорно радите на смањењу броја кварова у уређајима када су нови, али производни процеси полупроводника нису савршени и увек ће постојати неке грешке. Међутим, најважнији фактор под контролом пројектанта који утиче на дуговечност смањењем умножавања дислокација је температура споја. (Погледајте чланак ТецхЗоне "Разумевање узрока бледења у ЛЕД диодама велике{0}}осветљености.")
Нови тест за ЛЕД светиљке
Пошто су традиционалне алтернативе осветљењу зрели производи, доступни су свеобухватнији подаци о животном веку за ове производе и потрошачи желе да виде како се ЛЕД диоде упоређују. Добра вест је да ће чврста-светла вероватно засијати у таквом поређењу. Лоша вест је да се произвођачи суочавају са истим проблемом са којим су се суочили са самим чиповима; тестирање до отказа траје толико дуго да је непрактично.
За сада, произвођачи „убаци-“ замене за традиционално осветљење дају све од себе да обезбеде информације о дугорочним-перформансама свог производа на основу података за ЛЕД диоде у срцу својих производа. Док користите такве тестне податке за одређивање животног века анЛЕД осветљењеопрема је добар почетак, само ће дати приближну вредност због других фактора који могу скратити животни век уређаја.
ЛЕД динамицс је представио оно што тврди да је прва комерцијално{0}}доступна ЛЕД-замена Т8 флуоресцентне цеви. Уређај нуди до 1.900 лм при ефикасности од 94 лм/В са индексом приказивања боја (ЦРИ) од 85. Назван ЕверЛЕД-ВЕ, уређај је доступан у стандардним температурама боје од 4.000 и 5.000 К. У таблици са подацима ЛЕДдинамицс-а се каже да ЕверЛЕД-ВЕ има номинални век од 10 година и да би потрошачи требало да очекују нула процената отказивања номиналног века трајања.
Слично томе, РОХМ Семицондуцтор нуди мању-замену за сијалице са жарном нити, Р-Б15Л1 (слика 4). Сијалица производи 550 лм при потрошњи енергије од 8 В (за ефикасност од 69 лм/В). Р-Б15Л1 ради директно од 100 ВАЦинпут, а РОХМ тврди да је "животни век" од 40.000 сати.
Слика 4: РОХМ-ов Р-Б15Л1 нуди животни век од 40.000 сати.
Оно што је заиста потребно је индустријски{0}}стандардни метод тестирања за квантификацију животног века било ког ЛЕД расветног тела. ИЕСНА је одговорила на овај захтев усвајањем приступа сличног оном који се користи за тестирање самосталних ЛЕД диода. Резултујући поступак испитивања, ЛМ-84"Тест одржавања светла и боје ЛЕД лампи, мотора и светиљки,“ је у завршној фази одобрења са ИЕСНА комитетом.
Документ описује процедуре потребне за добијање уједначених и поновљивих мерења лумена и одржавања боје у стандардним условима рада при температури околине од 25 ±5 степени и циклусу осветљења од 11 сати укључено, 1 сат искључено.
Међутим, ЛМ-84 неће дати целу причу. Као и његов колега ЛМ-80, ЛМ-84 пружа само податке о томе колико се боја и осветљеност уређаја одржавају током релативно кратког периода. Нажалост, не даје смернице нити даје било какву препоруку у вези са предвиђањима или екстраполацијом за одржавање лумена или боје изван граница стварних мерења.
Саосећајући са потребом да се предвиди колико дуго ће ЛЕД расветно тело заиста бити погодно за намену, ИЕСНА напредује ка приступу који ће комбиновати податке о испитивању ЛМ-84 расветних тела са новим документом ТМ-28 који стандардизује методе за пројектовање измерених података током (много) дужих периода. Приступ је паралелан са начином на који се ЛМ-80 и ТМ-21 користе за самостално предвиђањеЛЕД лумени одржавање боје.
Основни принципи ТМ-28 ће вероватно бити исти као и ТМ-21. Пројекција ће се заснивати на просечним подацима теста, дисконтујући тестиране јединице које престану да раде током теста; математичка основа која се користи у ТМ-28 неће одступати од ТМ-21, а дужина пројекције мора бити заснована на величини узорка и нивоу поузданости који има практичан смисао.
Један од проблема са којим се одбор суочава је недостатак података. Када је ТМ-21 развијен за ЛЕД диоде, постојало је најмање 40 скупова таквих података, неки за ЛЕД диоде које су тестиране више од 10.000 сати, који су се могли користити за процјену математичке основе ТМ-21. Упоредиви подаци о тестирању ЛЕД светиљки су углавном недоступни.
Једно решење које се разматра је да се одрази захтев ЛМ-80 за 6.000 сати (или више) тестирања и да се користи исти алгоритам за пројекцију одржавања боје и осветљења. То оставља отвореним питање да ли се подаци из ЛЕД лампи које се тестирају са мање од 6.000 сати и даље могу користити за израду пројекција. Индустрија жели да смањи време и трошкове таквих тестова и постоји преседан: Енерги Стар дозвољава да се подаци о тестирању ЛЕД лампе од 3.000 сати користе за претквалификацију.
Радна група ТМ-28 је упоредила 3.000 и 6.000 сати ЛМ-80 тестних података за ЛЕД диоде и закључила да постоји довољна корелација између њих да би се направиле разумне пројекције животног века на основу података од 3000 сати. Алгоритми који се користе за пројектовање из ових података су слични онима описаним у ТМ-21, али ће због краћег трајања теста бити додата условнија употреба методе пројекције.3
Шта је следеће за{0}}тестове осветљења у чврстом стању?
Када буду објављени, документи ЛМ-84 и ТМ-28 ће се користити заједно за ЛЕД расветна тела на исти начин на који су ЛМ-80 и ТМ-21 коришћени за самосталне ЛЕД диоде. Нови документи ће омогућити индустрији полупроводничке расвете да усвоји стандардизовани приступ за дефинисање боје и одржавања лумена својих производа, помажући потрошачима да утврде како је ЛЕД осветљење у поређењу са традиционалним осветљењем.
Међутим, јерЛЕД осветљењеје далеко-од-зреле индустрије, има још посла. Други стандарди и методе испитивања фокусирају се на специфичне врсте и карактеристике производа. Документ ССЛ 7А-2013 Националног удружења произвођача електричне енергије (НЕМА) са седиштем у САД, "Фазно-Затамњење за потпуно{1}}осветљење: основна компатибилност,“ се бави кључним проблемом за полупроводно{0}}осветљење обезбеђујући захтеве за компатибилност за коришћење ЛЕД производа са могућношћу затамњивања и пригушивача{1}}затамњења унапред (најчешћи тип).4
ИЕСНА је такође заузета. Следећи ће вероватно бити ЛМ-85"Метода коју је одобрио ИЕС за електрична и фотометријска мерења ЛЕД диода велике{0}}," која се односи на мерења за ЛЕД диоде велике-које захтевају расхладни елемент за нормалан рад, и укључује беле ЛЕД диоде као и једнобојне{1}} ЛЕД диоде. Затим ту је ТМ-26 "Пројектовање номиналног века за ЛЕД пакете", који ће узети ТМ-21 Л70информације о одржавању лумена корак даље повећањем величине узорка и укључивањем катастрофалних грешака у прорачун како би се дошло до стварне дефиниције „живота са ознаком ЛЕД“ уместо само „века одржавања лумена“.
хттпс://ввв.бенвеилигхт.цом/лигхтинг-тубе-булб/18в-3000к-6фт-лед-тубе.хтмл
Схензхен Бенвеи Лигхтинг Тецхнологи Цо., Лтд
Телефон: +86 0755 27186329
Мобилни (+86)18673599565
ВхатсАпп:19113306783
Емаил:bwzm15@benweilighting.com
Скипе: бенвеилигхт88
Веб:ввв.бенвеилигхт.цом
