Standardizirano testiranje za LED diode proširuje se na rasvjetna tijela
LED diode su izuzetno izdržljive i rijetko kad katastrofalno pokvare. Vjerovatniji način kvara je nestanak sve dok svjetlosni izlaz ne postane neprikladan za predviđenu svrhu. Smanjenje osvjetljenja i promjena boje je vrlo postepen, a mogući su potencijalni "životni vijek" LED-a (tačka u kojoj uređaj više nije prikladan za svoju svrhu) veći od 50.000 sati.
Standardizirani testovi omogućavaju proizvođačima LED dioda da daju inženjerima rasvjete kvantitativne procjene životnog vijeka svojih proizvoda, a da kompanije ne moraju prolaziti kroz nepraktično dug proces testiranja čipova do kvara.
Sama LED dioda je samo jedan mali dio rasvjetnog tijela-state. Kada se jednom ugradi u uređaj, na održavanje lumena i boje LED-a mogu uticati faktori kao što su toplota, fluktuacije napajanja i mehanički stres koji nisu bili prisutni tokom originalnog testa. Međutim, inžinjeri rasvjete nisu imali standardizirani način testiranja koliko jak učinak ovih faktora može biti, a samim tim ni način da poboljšaju dizajn svog tijela kako bi produžili vijek trajanja proizvoda.
Kombinaciju standardizirane procedure testiranja i metode za korištenje podataka iz testa za predviđanje životnog vijeka uređaja sada je razvio Komitet za procedure testiranja Illuminated Engineering Society of North America (IESNA) i nalazi se u završnoj fazi odobrenja. Ovaj članak objašnjava kako funkcionišu testna i prediktivna metoda i kako će omogućiti dizajnerima rasvjete da poboljšaju dugovječnost svojih uređaja.
Testiranje LED dioda
Prema američkom Ministarstvu energetike, vijek trajanja rasvjete je povezan s radnim uvjetima (na primjer, temperatura okoline i radni ciklus), ali obično korisnik može očekivati da će žarulja sa žarnom niti trajati 1000 sati, a halogena dvostruko duže. U slučaju fluorescentnih cijevi, tehnologija balasta uvelike utječe na vijek trajanja proizvoda; sa jeftinim balastom, cijev može trajati 20.000 sati povećavajući na 30.000 za skuplje tipove.
Naravno, i LED diode otkazuju. 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 trenutni kvar na spoju poluvodiča LED diode. Drugi uzrok katastrofalnog kvara je stvaranje metalnih brkova, posebno u vlažnim sredinama ili gdje je LED podložna mehaničkom naprezanju, koji premošćuju provodnike uzrokujući kratki spoj.
Međutim, pod uvjetom da se LED diode pokreću i održavaju hladnim u skladu s preporukama proizvođača, uređaji imaju tendenciju da budu izuzetno izdržljivi i samo mali postotak njih zapravo katastrofalno pokvari. Vjerovatniji ishod je da će LED postupno blijediti sve dok njegova svjetlosna snaga ne postane nedovoljna za svrhu za koju je namijenjena (definirana od strane industrije rasvjete kao manje od 70 posto njene izlazne snage kada je nova ili "L70").
Ovo je u suprotnosti sa tradicionalnom rasvjetom za koju je mnogo vjerojatnije da će katastrofalno otkazati. (Tradicionalna rasvjeta može smanjiti svjetlinu za 20 do 30 posto tokom svog vijeka trajanja, ali svjetiljke obično umiru mnogo prije nego što potrošač primijeti (Slika 1).)
Slika 1: Krivulje održavanja lumena za tradicionalno osvjetljenje i LED diode. Obratite pažnju na tendenciju da tradicionalno osvjetljenje katastrofalno zakaže prije nego što se primijeti degradacija lumena.
Kombinacija relativno malo katastrofalnih kvarova i izuzetno postepenog pada izlazne svjetlosti znači da potencijalni vijek trajanja LED dioda veći od 40.000, 50.000 ili čak 60.000 sati nije nerazumno očekivanje.
Međutim, u komercijalnom okruženju, ne može se očekivati da proizvođači podvrgnu svoje LED diode testu koji traje najveći dio šest godina kako bi dokazali svoje tvrdnje o dugovječnosti. Umjesto toga, kraći test, u kombinaciji sa standardiziranom ekstrapolacijom trendova izvedenih iz podataka testa, koristi se za određivanje koliko dugo trajeLED će trajati. Glavni proizvođači LED dioda rutinski podvrgavaju svoje proizvode testiranju, koje je razvila IESNA i nazvana LM-80, "Odobrena metoda za ispitivanje održavanja lumena LED izvora svjetlosti".
Dvije laboratorije sa sjedištem u SAD-u, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) i Nacionalni institut za standarde i tehnologiju (NIST), zajedno sa grupom od šest proizvođača LED dioda (uključujući OSRAM i Cree), izradili su Tehnički memorandum (TM-21, "Projektovanje dugotrajnog održavanja lumena LED izvora svjetlosti") za definiranje algoritma ekstrapolacije za testiranje održavanja lumena koristeći podatke iz LM-80.
Algoritam zanemaruje podatke iz prvih 1.000 sati, ali ih koristi od posljednjih 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 koristeći metodu krive najmanje -kvadrata. L70ekstrapolacija je tada niža od rezultirajućeg L70ili šest puta više od vremena testiranja LM-80. Na primjer, sa 6.000 sati testnih podataka LM-80, onda L70= 36,000 sati. Sa 10.000 sati testnih podataka LM-80, zatim L70= 60,000 sati.1(Pogledajte članak TechZone "Određivanje LED nominalnog vijeka trajanja: težak izazov.")
Slika 2: Primjer testnih podataka 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 (pri 350 mA) koji nudi maksimalnu svjetlost od 226 lm (pri 1 A), premašuje zahtjeve za održavanje lumena Energy Star s L70broj preko 36.000 sati (Slika 3).
Slika 3: Rezultati za Philips Lumileds LUXEON Rebel LED pomoću LM-80 test procedure i TM-21 ekstrapolacionog algoritma.
Cree i OSRAM kažu da njihovi uređaji velike-snage kao što je prvi XLamp XM-L2, čip od 153 lm/W (na 700 mA) i drugi OSLON SSL, 125 lm/W (na 350 mA) koji premašuju standarde za proizvodnju energije Star, omogućavaju proizvođačima energije da poprave standard.
Ograničeno na LED diode
Problem sa trenutnim metodama testiranja je što one testiraju samo dugovječnost same LED diode. To je koristan podatak, ali kada se čip ugradi u uređaj postoji još mnogo toga što može poći po zlu. Napajanje je jedna od potencijalnih slabosti, ali je možda važnija efikasnost upravljanja toplotom proizvoda jer je višak toplote priznat kao "ubica" broj jedan LED dioda.
Prema Creeu, "većina mehanizama kvara LED dioda zavisi od temperature-. Povišene temperature spoja uzrokuju smanjenje izlazne svjetlosti i ubrzanu degradaciju čipa."2
Primarni uzrok blijeđenja u LED diodi je zbog degradacije unutrašnje strukture same matrice, a ova degradacija je pogoršana visokim temperaturama. Ukratko, unutrašnja kvantna efikasnost, mjera broja rekombinacija elektronskih-rupa na spoju n-tip/p- tipa čipa koje rezultiraju emitovanim fotonom vidljive talasne dužine, opada kako se dislokacije u kristalnoj strukturi čipa množe. To je zato što dislokacije potiču ne-radijativnu rekombinaciju i, kao što ime govori, ne-kombinacija ne dovodi do emitovanog fotona.
Proizvođači LED čipovanaporno raditi na smanjenju broja kvarova u uređajima kada su novi, ali proizvodni procesi poluvodiča nisu savršeni i uvijek će postojati neke greške. Međutim, najvažniji faktor pod kontrolom projektanta koji utječe na dugovječnost smanjenjem umnožavanja dislokacija je temperatura spoja. (Pogledajte članak TechZone "Razumijevanje uzroka blijeđenja u LED diodama velike-svjetline.")
Novi test za LED rasvjetna tijela
Budući da su tradicionalne alternative rasvjeti zreli proizvodi, dostupni su sveobuhvatniji podaci o životnom vijeku ovih proizvoda i potrošači žele vidjeti kako se LED diode uspoređuju. Dobra vijest je da će poluprovodnička{1}}svjetla vjerovatno zasjati jako u takvom poređenju. Loša vijest je da se proizvođači suočavaju sa istim problemom s kojim su se suočili sa samim čipovima; testiranje do kvara traje toliko dugo da je nepraktično.
Za sada, proizvođači "ubaci-" zamjene za tradicionalno osvjetljenje daju sve od sebe da pruže informacije o dugoročnim-performansama svog proizvoda na osnovu podataka za LED diode u srcu njihovih proizvoda. Dok koristite takve testne podatke za određivanje životnog vijeka anLED rasvjetauređaj je dobar početak, samo će dati približnu vrijednost zbog drugih faktora koji mogu skratiti vijek trajanja uređaja.
LED dynamics je predstavio ono što tvrdi da je prva komercijalno{0}}dostupna LED-zamjena za T8 fluorescentne cijevi. Uređaj nudi do 1.900 lm uz efikasnost od 94 lm/W sa indeksom prikazivanja boja (CRI) od 85. Nazvan EverLED-VE, uređaj je dostupan u standardnim temperaturama boje od 4.000 i 5.000 K. U tablici sa podacima LEDdynamics-a stoji da EverLED-VE ima nominalni vijek trajanja od 10 godina i da bi potrošači trebali očekivati nula posto neuspjeha do nominalnog vijeka trajanja.
Slično, ROHM Semiconductor nudi manju- zamjenu za žarulje sa žarnom niti, R-B15L1 (slika 4). Sijalica proizvodi 550 lm uz potrošnju energije od 8 W (za efikasnost od 69 lm/W). R-B15L1 radi direktno od 100 VACinput, a ROHM tvrdi "životni vijek" od 40.000 sati.
Slika 4: ROHM-ov R-B15L1 nudi životni vijek od 40.000 sati.
Ono što je zaista potrebno je industrijski{0}}standardni metod ispitivanja za kvantifikaciju 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"Test održavanja svjetla i boje LED lampi, motora i rasvjete," je u završnoj fazi odobrenja s IESNA komitetom.
Dokument opisuje procedure potrebne za dobijanje ujednačenih i reproducibilnih mjerenja lumena i održavanja boje u standardnim radnim uslovima pri temperaturi okoline od 25 ±5 stepeni i ciklusu osvetljenja od 11 sati uključeno, 1 sat isključeno.
Međutim, LM-84 neće dati cijelu priču. Kao i njegov kolega LM-80, LM-84 daje samo podatke o tome koliko dobro se boja i sjaj uređaja održavaju u relativno kratkom periodu. Nažalost, ne daje smjernice niti daje bilo kakvu preporuku u vezi s predviđanjima ili ekstrapolacijom za održavanje lumena ili boje izvan granica stvarnih mjerenja.
Suosjećajući s potrebom da se predvidi koliko dugo će LED rasvjetno tijelo zapravo biti prikladno za svrhu, IESNA napreduje prema pristupu koji će kombinirati podatke o ispitivanju LM-84 rasvjetnih tijela s novim dokumentom TM-28 koji standardizira metode za projektovanje izmjerenih podataka u (mnogo) dužim periodima. Pristup je paralelan načinu na koji se LM-80 i TM-21 koriste za samostalno predviđanjeLED lumeni održavanje boje.
Osnovni principi TM-28 će vjerovatno biti isti kao i TM-21. Projekcija će se zasnivati na prosječnim podacima testa, diskontirajući testirane jedinice koje prestanu raditi tokom testa; matematička osnova korišćena u TM-28 neće odstupati od TM-21, a dužina projekcije mora biti zasnovana na veličini uzorka i nivou pouzdanosti koji ima praktičan smisao.
Jedan od problema sa kojim se odbor 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 više od 10.000 sati, koji su se mogli koristiti za procjenu matematičke osnove TM-21. Uporedivi podaci o testiranju LED rasvjete uglavnom su nedostupni.
Jedno rešenje koje se razmatra je da se odrazi zahtev LM-80 za 6.000 sati (ili više) testiranja i da se koristi isti algoritam za projekciju održavanja boje i osvetljenja. To ostavlja otvorenim pitanje da li se podaci iz LED lampi koje se testiraju sa manje od 6.000 sati i dalje mogu koristiti za izradu projekcija. Industrija želi smanjiti vrijeme i troškove ovakvih testova i postoji presedan: Energy Star dozvoljava da se podaci testiranja LED lampe od 3000 sati koriste za pretkvalifikaciju.
Radna grupa TM-28 je uporedila 3.000 i 6.000 sati LM-80 test podataka za LED diode i zaključila da postoji dovoljna korelacija između njih da bi se napravile razumne projekcije životnog vijeka na osnovu podataka od 3000 sati. Algoritmi koji se koriste za projektovanje iz ovih podataka slični su onima opisanim u TM-21, ali će zbog kraćeg trajanja testa biti dodata uslovnija upotreba metode projekcije.3
Šta je sljedeće za testove čvrstog{0}}svjetljenja?
Nakon objave, dokumenti LM-84 i TM-28 će se zajedno koristiti za LED rasvjetna tijela na isti način na koji su LM-80 i TM-21 korišteni za samostalne LED diode. Novi dokumenti će omogućiti industriji poluprovodničke rasvjete da usvoji standardizirani pristup definiranju boje i održavanja lumena svojih proizvoda, pomažući potrošačima da utvrde kako je LED rasvjeta u usporedbi s tradicionalnim osvjetljenjem.
Međutim, jerLED rasvjetaje daleko-od-zrele industrije, ima još posla. Drugi standardi i metode ispitivanja fokusiraju se na specifične vrste i karakteristike proizvoda. Dokument SSL 7A-2013 Nacionalnog udruženja proizvođača električne energije (NEMA) sa sjedištem u SAD-u, "Fazno-Zatamnjenje za poluprovodno-osvjetljenje: osnovna kompatibilnost," rješava ključni problem za solidno-osvjetljenje pružajući zahtjeve za kompatibilnost za upotrebu LED proizvoda sa mogućnošću prigušivanja i dimera s prednjim faznim-sjecanjem (najčešći tip).4
IESNA je također zauzeta. Sljedeći će vjerovatno biti LM-85"IES odobrena metoda za električna i fotometrijska mjerenja LED dioda velike{0}}," koja se odnosi na mjerenja za LED diode velike-koje zahtijevaju hladnjak za normalan rad, i uključuje bijele LED diode kao i jednobojne LED diode{1}}. Zatim tu je TM-26 "Projektovanje 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 dobila stvarna definicija "životnog vijeka LED-a", a ne 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
