什么是LM80报告?LM80主要测试什么内容?
当LED灯在进行能源之星认证的时候,如果LED器件拥有被认可的LM-80测试报告,成品灯可以大大缩短认证和拥有能源之星标志的周期。比如LED灯具,完全不需要进行寿命和光衰测试,只需要两周时间就可以获得能源星认证和标志;而LED一体式灯具也只需3000小时就可以提前拥有能源之星标志。这样,器件的LM-80报告可以让LED成品灯具厂家提前拥有了市场准入
证,大大缩短上市周期,拥有LM-80报告的LED器件厂家也在风气云涌的LED市场竞争中占尽市场先机。
LED器件的LM-80测试对Case(壳体)温度Ts和环境温度Ta有严格要求,其要求Ta>=Ts-5°C,其中,壳体温度Ts指距离LED壳体1.5毫米的空气中的温度。目前国内实验室和封装厂家都是用精密恒温来实现LED的恒温老化,但是,由于LED本身发热量大,导致恒温箱只能精确控制环境温度Ta,而不能精确控制壳体温度Ts,更控制不了壳体温度Ts和环境温度Ta的温度偏差在-5°C。当环境温度达到要求的某一温度的时候,而实际上因为LED本身发热量大,加上通常要点25个LED灯珠以上,尤其是大功率的器件,发热量非常大,LED的壳体温度Ts会非常高,往往是壳体温度Ts的实际温度远远**所预设的温度。很多公司环境温度控制到55度,而最后实际的灯珠测试过程中会烧焦,较终的测试结果偏离,测试寿命值会偏小,对测试结果不利,并且不能真实反映LED按照标准要求的流明维持率和寿命。而且,很多个LED一起测试,也无法有效控制每个LED样品的壳体温度Ts在负2度的偏差。
同时,LM-80测试要求在三个温度下进行测试:55℃(要求控制在53-55℃)、85℃(要求控制在83-85℃)、T3rd(要求控制-2,+0偏差)。由于测试LED流明维持率的仪器通常只设有一个烤箱,因此,只能采用一个温度用一个烤箱。即测试LED流明维持率的仪器一次只能在一个温度下进行测试,无法在多个温度下同时进行测试。通常每家封装公司都有很多型号来申请LM-80测试,每一个又有3个温度,需要巨大的场地和众多的仪器,造价和费用非常高,尤其给实验室带来了巨大的难题,也会给行业应用带来了巨大的瓶颈,不利于行业发展。
所以能解决精确控制ts温度,并精确控制每个节点的温度,达到温度比较均匀,并且可以一台实现几个温度的控制的设备就成为每个厂家急切想解决的问题,Anbotek作为美国EPA和DOE的合作伙伴和**较牛的能源之星检测和认证机构, 安博检测实验室根据多年的测试经验和研发能力,成功研发出LED器件(LM-80)老化测试系统,不仅可在同一测试LED流明维持率的仪器上同时在三个温度下进行测试,而且可精确控制LED的壳体温度和箱体的环境温度,实现精确控制Ts及Ta温度,因为设计简单,操作方面,大大降低了成本,是目前市场上面用半导体来实现的测试仪器价格的五分之一,产品一推出就得到很多封装公司的青睐。
灯具能效&光性能测试涉及主要标准:
LM-79-08 固态照明产品电气与光度测量方法
Ø LM-80-08 LED光源流明维持率测试方法
Ø Lighting facts label 能效标签
Ø Luminaires V1.2 灯具能源之星标准
Ø CFL V4.3 紧凑型荧光灯能源之星标准要求
Ø Integral_LED_Lamps V1.4 LED灯泡能源之星标准
Ø Lamp V1.0 CFL V4.3和ILL V1.4合并版本
Ø DLC V2.1 北美照明工程协会制定的针对北美市场大型商用灯具的能效标准要求
LM80是IESNA(北美照明工程学会)批准光通维持率(LED寿命)标准。
LM-80-08 LED光源流明维持率测试方法
测试所需要的时间为6000小时。
LM-80-15介绍
在正常的工作电流和工作条件下,LED一般具有很长的工作寿命,可能在50000小时或更长,在整个寿命过程中,光输出慢慢衰减。光谱可能发生偏移,导致颜色和光效的失效。
2015年6月26日,IESNA北美照明工程协会(Illuminating EngineeringSociety of North America) 和ANSI 美国国家标准学会(American National Standards Institute)联合颁布ANSI/IESLM-80-15 IES Approved Method: Measuring Luminous Flux and Color Maintenance ofLED packages, Arrays and Modules.即: LED封装,阵列,模块的光通量和颜色的维持测试方法。此方法可以接受AC 恒压、DC恒压、PWM等LED封装、阵列、模块光学器件做LM-80测试和*。
LED通常具备很长的使用寿命特性,且依靠驱动电流和使用条件可以使用50000小时或者更久。与所有光源一样,LED发出的光输出随着输出时间会慢慢减弱。与传统光源不同的是,LED不会彻底失效。因此,随着时间的变化,流明维护率会导致更慢的光输出,而非规格中预期的或者规范、标准规范或规则中要求的情况。
随着时间的变化,LED发出的光谱也会逐渐变化,这会导致不可接受的外观或显色性。这些变化可能影响流明维护率,这主要是由于变化的光谱能量分布所引起的光输出变化的作用。
LED光源的性能通常受变量的影响,比如操作周期、外部设备与装置产生的条件、环境温度、气流以及方位。当多个实验室进行测试时,测试条件与程序的设计应可提供参照结果。推荐使用该认定方法也旨在此目的。
标准中明确规定了:
1. 测试环境条件
Ta、Ts、Humldity、Air Temperature、Air Movemen、Temperature、Measurement Equipment or System。
标准对Ts点和Ta点的温度控制要求,Ts温度要求大于等于标称温度Ts减2℃,同时环境温度Ta要求大于等于Ta减5℃,表述了不同的Ts温度监控方法,较低的温度监控点作为典型的监控点,同时要求报告中必须体现Ts温度监控点位置。
2. Ts温度点的数量要求
一般要求较少两个温度,具体考虑光源的使用环境。至少包含两个温度中(55℃和85℃)的一个。
3. 数据采集时间
至少每隔1000H收集测试数据,测试时间不少于6000H。
4. 光通量(流明)维持率
任意运行时间的输出光通量与原始光通量数据的比值百分比。
5. 额定流明维持寿命
*流明维持率百分比达到的时间。
TM-21介绍
TM-21 Projecting LongTerm Lumen Maintenance of LED Light Sources,即光源长期流明维持率的预测。
LED光源的好处之一就是使用寿命长。其和其他照明技术不同,在使用过程中通常不会突然失效。然而,随着时间的推移,光输出也会逐渐衰减。在某一时间点,LED发出的光衰减至某一水平而不再被认为达到了足够的应用要求。对于照明设计而言,理解LED光源何时达到“使用寿命”非常重要。
IES LM-80是用于测量LED光源流明维持率的方法。针对于LED阵列和模组,其定义了安装、条件和流明维持率的测试流程。LM-80是IES推荐的方法,并被广泛用于描述LED光衰特性。LED器件生产厂家提供的LM-80日常测试报告采用的数据都来自于持续测试6000小时或更多时间内的测试数据。然而,对于被测产品,LM-80并没有很好的定义对于收集到的数据,如何被实际用于确定LED的有效寿命。
额定流明维持寿命是指LED光源的光输出相对于初始光输出达到某一给定百分比所经过的运行时间。这个值被定义为Lp,p即百分比值。比如L70的含义是LED光输出下降至初始光输出的70%所经过的时间。LED光源达到其额定流明维持寿命取决于很多变量,包括运行温度、驱动电流、产品结构的技术与材料。因此,产品流明维持率不仅仅是制造商之间不同,并且在同一生产厂家内不同封装型式的LED之间也不相同。
标准中明确规定了:
1.额定流明维持寿命Lp,p标示剩余流明与初始数据流明的百分比。
2.使用数据:在本推算方法中所采用的数据按照IES LM-80所描述的方法采集数据。
3.样品数量:样品数量要求10pcs以上,分为10-19pcs,20pcs以上。
4.预测时间:10-19pcs不**过推算时间的5.5倍,20pcs不**过推算时间的6倍。即10-19pcs预测光通量时间只能推算5.5倍以内预测时间寿命,20pcs预测光通量时间只能推算6倍以内预测时间寿命。
5.寿命推算公式:由Φ(t)=βexp(-αt) 推导出寿命公式Lp= ln(100β/p)/α。
t=运行时间
Φ(t)=在时间t时的光通量输出归一化平均值。
β =由较小二乘曲线拟合派生出的推算初始化常数。
α=较小二乘曲线拟合派生出的衰减系数。
根据标准文件计算公式可以得出相关的数据。
6.某温度的寿命推导:用于较低值Ts1和较高值Ts2之间的温度下的寿命推导。
计算案例
本文数据以同一方光电6V SMD 3030 LM-80测试数据为版本进行以下计算。
1Ts测试数据寿命推算
Tabel 3.1、3.4为LM-80测试数据,Ts1=85℃, Ts2=105℃
计算公式▼
y=mx+b①
m=(n∑xy-∑x∑y)/(n∑x2-(∑x)2)②
b=(∑y-m∑x)/n③
α=-m④
β=exp(b)⑤
n=Point #平均数据点⑥
Lp=ln(100β/p)α⑦
样品的数量25pcs
根据上述公式进行计算结果如下表▼
以L70为计算寿命数据如下表▼
DLC 4.2 Premium L90为计算寿命数据如下表▼
根据Φ(t)=βexp(-αt)公式可以计算出不同时间的光衰数据▼
2某温度的寿命推导
用于较低值Ts1和较高值Ts2之间的温度下的寿命推导
以一款为6V SMD 3030 LM-80产品测试数据为例,数据为Ts=85℃以及Ts=105℃,进行Ts =100℃的寿命推导。
推导公式如下▼
温度单位转换为K
TS[K]=TS[℃]+27*I
由Arrhenius计算方程式
Φ1(t)=B0exp(-α1t)II
可以推导出现场光衰常数αi
αi=Aexp(-Ea/(KBTs.i)III
其中
A=指前因子
Ea=能量(电子eV)
Tsi=使用现场测试**温度(K)
KB=伯茨曼常数(8.6173*10-5eV/K)
通过α1、α2和对应温度TS1和Ts2可以拟合出Ea
Ea/KB=(lnα1-lnα2)/(1/Ts.2-1/Ts.1)IV
从而计算出指前因子A
A=α1exp(Ea/(KBTs.1)V
上式可用a2、Ts2 替代a1、Ts1
通过B1:Ts1初始预测常数; B2:Ts2 初始预测常数。
可计算出B0
B0=√(B1 B2)VI
利用上式计算出B0,针对现场外壳测试温度Ts对应的Lp,利用下面的公式计算出Ts对应的流明维持率Tabel 1。
Lp=ln(100B0/P)/αVII
根据以上数据进行推导数据如下表▼
根据Φ1(t)=B0exp(-α1t) 可推算出Ts =100℃ 不同时间段的光通量维持率▼
结论:6V SMD 3030 Ts 85-100℃ L90>36000H,符合DLC 4.2
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