最近有關於L70量測標準在表徵LED照明預期壽命的實用性方面出現了不小的爭論;問題在於,照明燈具製造商是否應該重新審核性能指標,以更緊密地與客戶的期望保持一致。

為不熟悉L70量測標準的人解釋一下,那是以小時為單位的時間點;在該時間點,光源預計只能提供初始流明(initial lumens)的70%。與白熾燈會突然變暗不一樣,LED流明輸出會隨著時間而衰減,因此需要量測。

在理想的工作條件下,LED可以持續發光數萬小時,因此L70量測指標可以被計算出來,透過將一組燈具中LED封裝的流明維持率測試資料(lumen maintenance test data)應用於一個外推協議(IES TM-21-11)來達成;這是經北美照明工程協會(IES)認可的方法(IES LM-80-15)。不過這種方法有一些侷限性:

  • LED封裝製造商不會收集每種封裝排列的流明維持率資料。
  • 其他退化機制(例如鏡頭退化、在不適當環境中操作、污垢積聚等)會影響整體的燈具流明維持率。
  • 在受控的測試實驗室環境中量測的輸出流明,與最終產品的實際操作環境不同。
  • 也許最重要的是,客戶最終並不關心流明輸出本身;客戶只是希望他們的員工能看見,從而能安全地進行他們的工作。如照明解決方案供應商Flex的LED產品和技術資深總監Jordon Musser所言:「客戶並不關心流明數,他們關心的是他們所在空間之光線如何。客戶想要知道的是,他們的光照度能否在一段時間內維持在一定水準。」

重要的是要了解,有些超出製造商控制範圍之外的參數會直接影響光照水準。一個空間的實體環境(如油漆和傢俱的顏色)可能會影響工作場所的照明,也有可能是該環境不適合產品運作。

有鑑於上述情況,客戶可以做些什麼來確保他們正考慮採購的LED照明產品,能「在一定時間內維持一定水準運作」?Flex有一篇白皮書《How Do You Avoid Specifying the Wrong LED High Bay?》提供了一些建議。

驅動器預期壽命

驅動器通常是照明系統中使用壽命最短的元件,而發熱是導致其過早失效的最大因素。因此,確定預期使用的環境溫度下的預期壽命非常重要;可以透過圖1這樣的圖表來判定。

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圖1:驅動器壽命與驅動器外殼溫度之間的關係。
(圖片來源:Flex Lighting Solutions)

請注意,在這個典型範例中,驅動器外殼溫度高於75℃時的預期壽命會大幅下降。由於外殼溫度隨著環境溫度的升高而增加,客戶可以預期,工作環境溫度越高,燈具驅動器需要更換的頻率越高。

燈具能效

如圖2所示,隨著LED封裝功效的不斷提高,150lm/W的燈具效率變得越來越普遍。雖然這不是絕對指標,但較低功效的產品可能意味著採用了較低品質的LED封裝,或其他可能影響長期流明維持率的省成本措施。

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圖2:在25℃和35A/cm2輸入電流密度下測得的商用LED封裝的功效。
(圖片來源:美國能源部《2017 Suggested Research Topics Supplement: Technology and Market Context》,2017年9月)

以TM-21 L70方法推測流明維持率

如前面所述,TM-21是IES批准、用於預測LED光源長期流明維持率的方法;關鍵指標是在指定流明維持率水準(例如L70)下的「報告時數」(reported hours)。TM-21方法既考慮了對LED封裝施加的驅動電流,也考慮到這些封裝的外殼工作溫度;報告時數被限制為預測所根據之LM-80 LED封裝流明維持率資料總測試持續時間的六倍(例如,如果LM-80測試持續時間為6,000小時,則報告時數不得超過3萬6,000小時,如表1)。

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表1:插值法(interpolation)報告(根據現場輸入溫度預測)。
(圖片來源:Flex照明解決方案)

除了前述L70量測限制,TM-21方法也不能解釋燈具電路或LED完全停止發光的「硬」故障;例如前面提到的LED驅動器故障,或是色度偏移(chromaticity shift)。作為採購評估的一部分,了解TM-21報告能和不能提供哪些資訊非常重要。

Flex照明解決方案的北美資深業務開發經理Waled Johnson分享了以下觀點:「人工照明的主要功能是讓人類能夠看到沒有照明就無法看到的東西;由於LED技術已經開始主導照明產業,我們已經越來越偏離對這個基本功能的關注,開始迷戀於LED利用感測器和物聯網(IoT)技術的功能。照明產業無法準確與消費者溝通他們的LED究竟能在特定環境中使用多長時間,這是很嚴重的失敗。」

LM-80/TM-21方法是在LED照明仍然相對較新的時候開發的,那時迫切需要對製造商如何向客戶傳達預期使用壽命進行一些標準化。但隨著LED技術演進、改善和變得越來越普及,也許現在是時候讓業界再次關注長期性能的表徵方式,最終才能更貼近客戶的實際需求。

(參考原文: Is it time to look beyond L70?,by Yoelit Hiebert;本文作者在LED照明領域有超過10年經驗,包含製造端與終端市場)