LED-ide standardne testimine hõlmab ka valgustusseadmeid
LED-id on märkimisväärselt vastupidavad ja harva ebaõnnestuvad katastroofiliselt. Tõenäolisem rikkerežiim hääbub, kuni valguse väljund muutub ettenähtud otstarbeks sobimatuks. Heleduse vähenemine ja värvimuutus on väga järk-järguline ning võimalikud LED-i "eluead" (punkt, mil seade ei sobi enam otstarbeks) on võimalikud üle 50 000 tunni.
Standarditud testid võimaldavad LED-tootjatel anda valgustusinseneridele kvantitatiivseid hinnanguid oma toodete eluea kohta, ilma et ettevõtted peaksid läbima ebapraktiliselt pika protsessi kiipide testimiseks kuni rikkeni.
LED ise on vaid üks väike osa{0}}tahkevalgustist. Pärast valgustisse lisamist võivad LED-i valendiku ja värvi säilimist mõjutada sellised tegurid nagu kuumus, toiteallika kõikumised ja mehaaniline pinge, mida algse testi ajal ei esinenud. Valgustusinseneridel ei olnud aga standardset viisi nende tegurite mõju kontrollimiseks ja järelikult polnud neil ka võimalust oma valgustite disaini toote eluea pikendamiseks parandada.
Põhja-Ameerika valgustatud inseneriühingu (IESNA) testimisprotseduuride komitee on nüüdseks välja töötanud standardse testimisprotseduuri ja meetodi kombinatsiooni, mille abil testi andmeid kasutatakse kinnituste eluea prognoosimiseks ja see on lõplikul heakskiitmise etapil. Selles artiklis selgitatakse, kuidas katse- ja ennustamismeetod töötab ning kuidas see võimaldab valgustusdisaineritel oma valgustite pikaealisust parandada.
LED-ide testimine
USA energeetikaministeeriumi andmetel on valgustuse eluiga seotud töötingimustega (nt ümbritseva õhu temperatuur ja töötsükkel), kuid tavaliselt võib kasutaja eeldada, et hõõglamp kestab 1000 tundi ja halogeen kaks korda kauem. Luminofoorlampide puhul mõjutab liiteseadise tehnoloogia oluliselt toote eluiga; odava liiteseadisega võib toru kesta 20 000 tundi, kallimate tüüpide puhul 30 000-ni.
Muidugi ebaõnnestuvad ka LED-id. Mõnikord on see ebaõnnestumine katastroofiline; näiteks võib matriitsi kapseldamiseks kasutatav epoksüvaik üle kuumeneda ja paisuda, avaldades survet seadme ühendatud ühendustele, kuni need järele annavad. Elektrostaatiline lahendus (ESD) võib põhjustada LED-i pooljuhtühenduse kohese rikke. Teine katastroofilise rikke põhjus on metallist vurrude moodustumine, eriti niiskes keskkonnas või kohas, kus LED on mehaanilise koormuse all, mis sillavad juhte ja põhjustavad lühise.
Kui aga LED-e juhitakse ja hoitakse jahedas vastavalt tootja soovitustele, kipuvad seadmed olema märkimisväärselt vastupidavad ja ainult väike osa neist ebaõnnestub katastroofiliselt. Tõenäolisem tulemus on see, et LED tuhmub järk-järgult, kuni selle valgusvõimsus muutub ebapiisavaks eesmärgi saavutamiseks, milleks see oli ette nähtud (valgustustööstuse poolt määratletud kui 70 protsenti selle võimsusest uuena või "L".70").
See on vastupidine traditsioonilisele valgustusele, mis on palju tõenäolisemalt katastroofiliselt ebaõnnestunud. (Traditsiooniline valgustus võib oma eluea jooksul heledust 20–30 protsenti vähendada, kuid valgustid surevad tavaliselt enne seda, kui tarbija märkab (joonis 1).)
Joonis 1: Traditsioonilise valgustuse ja LED-ide valendiku hoolduskõverad. Pange tähele, et traditsiooniline valgustus ebaõnnestub katastroofiliselt enne luumeni halvenemise märgamist.
Suhteliselt väheste katastroofiliste rikete ja valgusvõimsuse äärmiselt järkjärgulise vähenemise kombinatsioon tähendab, et LED-ide potentsiaalne eluiga üle 40 000, 50 000 või isegi 60 000 tundi ei ole põhjendamatu ootus.
Kommertskeskkonnas ei saa aga eeldada, et tootjad allutaksid oma LED-idele parima osa kuus aastat kestva testi, et tõestada oma pikaealisuse väiteid. Selle asemel kasutatakse lühemat testi koos testiandmetest tuletatud suundumuste standardiseeritud ekstrapolatsiooniga, et määrata kindlaks, kui kauaLED kestab. Suuremad LED-tootjad testivad oma tooteid regulaarselt, mille on välja töötanud IESNA ja mis kannab nime LM-80.LED-valgusallikate valendiku säilivuse testimise heakskiidetud meetod".
Kaks USA-s asuvat laborit, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) ja National Institute of Standards and Technology (NIST) koos kuue LED-tootja rühmaga (sealhulgas OSRAM ja Cree) on koostanud tehnilise memorandumi (TM-21, "LED-valgusallikate pikaajaline valendiku hooldus"), et määratleda valendiku säilitamise testimise ekstrapoleerimisalgoritm, kasutades LM-80 andmeid.
Algoritm eirab esimese 1000 tunni andmeid, kuid kasutab neid testi viimase 5000 tunni (või üle 10 000 tunni kestvate testide puhul lõplikku 50 protsenti andmetest (joonis 2)) andmeid. Seejärel sobitatakse andmed eksponentsiaalsesse ekstrapolatsioonimudelisse, kasutades vähim{9}}ruutkõvera meetodit. L70ekstrapolatsioon on siis saadud L-st madalam70aeg või kuus korda LM-80 katseaeg. Näiteks 6000 tunni LM-80 katseandmetega, siis L70= 36 000 tundi. 10 000 tunni LM-80 katseandmetega, siis L70= 60 000 tundi.1(Vaata TechZone'i artiklit "LED-i tööea määramine: keeruline väljakutse.")
Joonis 2: Näide LM-80 testi andmetest, mida kasutati L jaoks70ekstrapoleerimine.
Kaubanduslikel LED-idel on muljetavaldav L70tulemusi. Philips Lumileds ütleb, et tema LUXEON Rebel valge LED, 105 lm/W (350 mA juures) seade, mis pakub maksimaalset heledust 226 lm (1 A juures), ületab Energy Stari valendiku hooldusnõuded L valgusega.70rohkem kui 36 000 tundi (joonis 3).
Joonis 3: Philips Lumiledsi LUXEON Rebel LED-i tulemused, kasutades LM-80 testimisprotseduuri ja TM-21 ekstrapoleerimisalgoritmi.
Cree ja OSRAM väidavad, et nende suure{0}võimsusega seadmed, nagu esimese XLamp XM-L2, 153 lm/W (700 mA) kiip ja teise OSLON SSL, 125 lm/W (350 mA) kiip, võimaldavad neil Energy Stari standardeid ületada.
Piiratud LED-idega
Praeguste katsemeetodite probleem seisneb selles, et need testivad ainult LED-i enda pikaealisust. Need on kasulikud andmed, kuid kui kiip on kinnitusseadmesse ühendatud, võib palju rohkem valesti minna. Toiteallikas on üks potentsiaalne nõrkus, kuid võib-olla olulisem on toote soojusjuhtimise tõhusus, kuna liigne soojus on tunnistatud LED-ide "tapjaks" number üks.
Cree sõnul on "enamik LED-i rikkemehhanisme temperatuurist -sõltuvad. Kõrgendatud ristmiku temperatuurid põhjustavad valguse väljundi vähenemist ja kiirendavad kiibi lagunemist."2
LED-i tuhmumise peamine põhjus on stantsi enda sisemise struktuuri lagunemine ja seda halvenemist süvendab kõrge temperatuur. Lühidalt öeldes väheneb sisemine kvanttõhusus, kiibi n-tüüpi/p- tüüpi ristmikul toimuvate elektron-aukude rekombinatsioonide arv, mille tulemuseks on nähtava lainepikkusega emiteeritud footon, kui kiibi kristallstruktuuri dislokatsioonid paljunevad. Selle põhjuseks on asjaolu, et dislokatsioonid soodustavad mitte-kiirguslikku rekombinatsiooni ja, nagu nimigi ütleb, ei põhjusta mitte-kiirguse kombinatsioon kiirgavat footonit.
LED-kiibitootjadtehke kõvasti tööd, et uute seadmete defektide arvu vähendada, kuid pooljuhtide tootmisprotsessid ei ole täiuslikud ja alati esineb vigu. Kuid projekteerimisinseneri kontrolli all olev kõige olulisem tegur, mis mõjutab pikaealisust, vähendades dislokatsioonide paljunemist, on ristmiku temperatuur. (Vaata TechZone'i artiklit "Suure{0}}heledusega LED-ide tuhmumise põhjuste mõistmine.")
Uus test LED-valgustitele
Kuna traditsioonilised valgustuse alternatiivid on küpsed tooted, on nende toodete kohta saadaval põhjalikumad andmed eluea kohta ja tarbijad soovivad näha LEDide võrdlust. Hea uudis on see, et sellises võrdluses paistavad pooljuhttuled{1}} tõenäoliselt eredalt. Halb uudis on see, et tootjad seisavad silmitsi sama probleemiga, millega nad silmitsi seisid kiipide endi puhul; katsetamine ebaõnnestumiseni võtab nii kaua aega, et see on ebapraktiline.
Praegu teevad traditsioonilise valgustuse asenduste{0}}tootjad endast parima, et anda teavet oma toote pikaajalise toimivuse kohta{1}}, mis põhineb nende toodete keskmes olevate LED-ide andmetel. Kasutades selliseid katseandmeid, et määrata anLED valgustusArmatuur on hea algus, see annab ainult ligikaudse hinnangu, kuna muud tegurid võivad kinnituse eluiga lühendada.
LED-dünaamika tutvustas väidetavalt esimest kaubanduslikult -saadaolevat LED-põhise T8 luminofoortoru asendust. Seade pakub kuni 1900 lm efektiivsusega 94 lm/W ja värviedastusindeksiga (CRI) 85. EverLED-VE-nimelise valgusti on saadaval standardsetes värvitemperatuurides 4000 ja 5000 K. LEDdynamicsi andmelehel on kirjas, et EverLED{14}}VE arvestuslik eluiga on 10 aastat ja tarbijad peaksid eeldama nullprotsendilist tõrget.
Sarnaselt pakub ROHM Semiconductor hõõglampe, R-B15L1 (joonis 4). Pirn toodab 550 lm 8 W energiatarbimise juures (tõhusus 69 lm/W). R-B15L1 töötab otse 100 V pingestACsisend ja ROHM väidab, et "eluiga" on 40 000 tundi.
Joonis 4: ROHMi R-B15L1 väidetav kasutusiga on 40 000 tundi.
Tõepoolest on vaja tööstusharu{0}}standardset testimismeetodit mis tahes LED-valgustite eluea kvantifitseerimiseks. IESNA on sellele nõudmisele vastanud, võttes kasutusele sarnase lähenemisviisi, mida kasutatakse eraldiseisvate LED-ide testimisel. Saadud katseprotseduur, LM-84 "LED-lampide, mootorite ja valgustite valendiku ja värvide hoolduskatse”, on IESNA komitees viimases heakskiitmisetapis.
Dokumendis kirjeldatakse protseduure, mis on vajalikud ühtsete ja reprodutseeritavate valendiku ja värvi säilitamise mõõtmiste saamiseks standardsetes töötingimustes ümbritseva õhu temperatuuril 25 ± 5 kraadi ja valgustustsükliga 11 tundi sisse lülitatud ja 1 tund välja lülitatud.
Kuid LM-84 ei anna kogu lugu. Sarnaselt selle vastega LM-80 annab LM-84 ainult andmeid selle kohta, kui hästi säilib valgusti värv ja heledus suhteliselt lühikese aja jooksul. Kahjuks ei anna see juhiseid ega soovitusi valendiku või värvi säilitamise prognoositavate hinnangute või ekstrapoleerimise kohta tegelike mõõtmiste piiridest kaugemale.
Arvestades vajadust ennustada, kui kaua LED-valgustid tegelikult oma otstarbeks sobivad, liigub IESNA lähenemisviisi poole, mis ühendab valgustusseadmete LM-84 testimisandmed uue TM-28 dokumendiga, mis standardib meetodid mõõdetud andmete projitseerimiseks (palju) pikema aja jooksul. See lähenemine on paralleelne sellega, kuidas LM-80 ja TM-21 kasutatakse eraldiseisva ennustamiseksLED luumenja värvihooldus.
TM-28 põhiprintsiibid on tõenäoliselt samad, mis TM-21. Prognoos põhineb keskmistel katseandmetel, diskonteerides testitud ühikuid, mis testi ajal lakkavad töötamast; TM-28-s kasutatav matemaatiline alus ei erine TM-21-st ning projektsiooni pikkus peab põhinema valimi suurusel ja usaldustasemel, mis on praktiliselt mõistlik.
Üks probleem, millega komisjon silmitsi seisab, on andmete vähesus. Kui TM-21 töötati välja LED-ide jaoks, oli selliseid andmeid vähemalt 40, mõned LED-ide kohta, mida oli testitud üle 10 000 tunni, mida sai kasutada TM-21 matemaatilise aluse hindamiseks. Võrreldavad LED-valgustite katseandmed pole suures osas kättesaadavad.
Üks kaalumisel olev lahendus on peegeldada LM-80 nõuet 6000 (või enama) tunni testimiseks ja kasutada sama algoritmi värvide ja heleduse säilitamise projektsiooniks. See jätab õhku küsimuse, kas alla 6000 tunniga testitud LED-lampide andmeid saab siiski kasutada prognooside tegemiseks. Tööstus soovib selliste testide aega ja kulusid vähendada ning on olemas pretsedent: Energy Star lubab eelkvalifitseerimiseks kasutada 3000-tunnise LED-lambi testimise andmeid.
TM-28 töörühm on võrrelnud LED-ide 3000- ja 6000-tunniseid LM-80 katseandmeid ning jõudis järeldusele, et nende kahe vahel on piisav korrelatsioon, et teha 3000-tunniste andmete põhjal mõistlikke eluea prognoose. Nende andmete põhjal projitseerimiseks kasutatavad algoritmid on sarnased TM-21-s kirjeldatutega, kuid lühema testi kestuse tõttu lisatakse projektsioonimeetodi tingimuslikum kasutamine.3
Mis saab pooljuhtvalgustuse{0}}testide jaoks järgmiseks?
Pärast avaldamist kasutatakse dokumente LM-84 ja TM-28 koos LED-valgustite jaoks samamoodi nagu LM-80 ja TM-21 on kasutatud eraldiseisvate LED-ide jaoks. Uued dokumendid võimaldavad pooljuhtvalgustite tööstusel kasutusele võtta standardse lähenemisviisi, et määratleda oma toodete värvi ja valendiku säilivus, aidates tarbijatel kindlaks teha, kuidas LED-valgustus on võrreldav traditsioonilise valgustusega.
Siiski, kunaLED valgustuson kaugel-küpsest-tööstusest, on veel palju tööd teha. Muud standardid ja katsemeetodid keskenduvad konkreetsetele tootetüüpidele ja -omadustele. USA-s asuva National Electrical Manufacturers Associationi (NEMA) SSL 7A-2013 dokument "Faas-Täisoleku-valgustuse hämardamine: põhiühilduvus”, käsitleb tahkis{0}}valgustuse põhiprobleemi, pakkudes ühilduvusnõudeid hämardatavate LED-toodete ja faasi{1}}hämardite (kõige tavalisem tüüp) kasutamiseks.4
Ka IESNA on endiselt hõivatud. Järgmine on tõenäoliselt LM-85 "IES-i heakskiidetud meetod suure võimsusega LED-ide elektriliste ja fotomeetriliste mõõtmiste jaoks”, mis käsitleb suure võimsusega -LED-ide mõõtmisi, mis vajavad normaalseks tööks jahutusradiaatorit, ja sisaldab valgeid LED-e ja ühevärvilisi LED-e. Siis on olemas TM-26LED-pakettide eluea prognoosimine”, mis võtab TM-21 L70valendiku hooldusteave sammu võrra edasi, suurendades valimi suurust ja kaasates arvutusse katastroofilised tõrked, et saada tegelik määratlus "LED-i nimiväärtusega eluea", mitte lihtsalt "valendiku hooldusea" jaoks.
https://www.benweilight.com/lighting-tube-bulb/18w-3000k-6ft-led-tube.html
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Telefon: +86 0755 27186329
Mobiil (+86)18673599565
Whatsapp:19113306783
E-post:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Veeb:www.benweilight.com
