数据详解LED照明寿命

　　美国环保署（Environmental Protection Agency， EPA）与能源部（Department of Energy， DOE），自2010年起陆续对LED光源灯具/灯泡发布能源之星（Energy Star？ ）及Lighting Facts标准，让相关业者的LED照明产品规格有所依循，目前国际LED大厂针对LED产品的寿命评估与产品规格，也以此为依据。也就是说，LED厂商若想打入国际LED照明市场，势必取得LED能源之星认证这张门票。

　　在能源之星部份，2011年7月6日，EPA为了简化资格审查程序，特别将住宅照明（RLF）及固态照明（SSL Luminaires）两大型态的灯具规范整合成【ENERGY STAR？ Luminaires Program Requirement V1.1】，并订定2012年4月1日正式开始实施，此外灯泡的部分也整合成【ENERGY STAR？ Program Requirements for Integral LED Lamps V1.4】，两份规范中除了审核的数据项增加外，引起较多讨论的应该是【LM-82光电特性规范】与【TM-21寿命预估规范】的要求已纳入其中。

　　LM-82目前在北美照明协会（IESNA）尚未正式出版，其内容主要为LED Light Engines及Integrated LED Lamps的电性与光学特性在不同温度下的特征验证方式，其量测方式相似于LM-79-08计划，但重点为温度对电/光参数的特征影响性评估。

　　另一部分则为IESNA于2011年7月25日出版的TM-21-11 （Projecting Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources），此规范主要是针对LED光源表现与寿命进行预测，并与日前所公告的LM-80-08 LED流明维持率实验进行连结，应用LM-80-08的实验数据来推估LED组件及灯具/灯泡的长期寿命表现。

　　一、使用TM-21推估LED灯具寿命步骤为使LED业者对TM-21有较清晰的概念，并了解如何善用TM-21推估LED产品，笔者将以四个程序说明LM-80-08与TM-21-11的应用及推估方式：

　　步骤一 ： LED组件供货商对其LED Source（Package/Array/Module）进行3个温度（55℃/85℃/自选温度）至少6，000小时的LM-80-08实验。

　　★ 样品数要求 ： （与可推估时间其有关连性）

　　

　　★ 测试时间要求 ： （与推估精准度有连结性）至少6，000小时，建议为10，000小时，每隔1，000小时需要取得测试之LED光衰数据，间隔时间越短（如：500小时）可提升推估时的准确度。

　　步骤二 ： 依TM-21-11公式推估3个测试温度（55℃/85℃/自选温度）的长期寿命数据。

　　★ 取得各温度实验数据平均值，测试数据取出时间规则为：

　　

　　★ 以Exponential Least Squares Curve-Fit（最小平方曲线拟合）取得斜率

　　m（Slope）与截距b（Intercept），计算m与b时若测试时间越长间隔越密集，其精准度将提升，接着计算出B与α数值。

　　

　　★ 依下列公式计算出各温度实验之LED在ENERGY STAR规定之流明维持率70%时的寿命时间数值。

　　L70 ： 当LED流明维持率为70%时的使用时间

　　

　　★ 以步骤一中样品数量进行可推估倍数时间之标准判断：

　　

　　表示方式为 ：

　　（6K） ： LM-80测试时间，（6K）=6，000小时；（10K）=10，000小时

　　XX，XXX Hours ： 样品≧20ea，测试时间=6，000，可推估6倍为36，000小时

　　★ 使用Exponential公式计算出各时间之流明维持率，则可以计算出之数据绘出各测试温度的推估寿命曲线图：

　　

　　步骤三 ： 取得该LED组件置于LED灯具的实地量测温度（In Situ Temperature）。

　　★ 请参照ISTMT（In Situ Temperature Measurement Test）测试程序取得LED组件置于LED灯具中的温度，该测试温度位置须与LM-80-08的Ts设定位置相同，取出之温度数据称为TMPLED（LED Temperature Measurement Point）。

　　步骤四 ： 以测量之TMPLED与TM-21计算之结果进行内插计算，取得TMPLED的推估寿命数值。

　　★ 从三个测试温度点中选出包覆TMPLED最近的两个温度点作为计算基准点。

　　★ 计算Arrhenius ModEL温度加速参数A并得出Decay Rate：α与定值参数B0。

　　★ 以上述之公式计算出TMPLED的L70数值，相同程序表示TMPLED之结果。

　　★ 套入相关时间数值并绘制出TMPLED与三个Ts的寿命推估图。

　　

　　二、ENERGY STAR / Lighting Facts对于LED灯具/灯泡的寿命要求

　　ENERGY STAR在灯具只有两种规格，灯具厂商可使用整灯点亮6，000Hrs.，或提交组件厂商的6，000Hrs LM-80报告与TM-21推估结果来证实灯具成品的流明维持率，在灯泡部分标准就较为弹性，用途不同则标准会进行微调，如下表：

　　

　　三、LED照明高度竞争的决胜关键：LED品质

　　照明产品被视为LED的最大商机，然而过去LED价格过高，虽拥有省电环保等优点，但价格仍无法与白炽、省电灯泡竞争。外加前几年由于未有相关质量验证标准可循，LED质量良莠不齐（光衰问题、变色问题等），也导致许多负面的使用经验，也造成LED照明使用量迟迟无法有爆炸性的成长。

　　不过2012年，LED照明价格的甜蜜点已提前来到，预期接下来两年，LED需求将大幅翻扬。当LED产品价达消费者可接受之价位，LED厂商能否在这波需求翻扬时刻，在众厂商中脱颖而出，受消费者亲睐，决胜负的关键就在于LED的质量与寿命。

　　因此，寻找专业的实验室给予协助，绝对是提升质量与市场竞争力最快速的方法之一。