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[導(dǎo)讀]   一、前言   目前LED燈泡在市場(chǎng)中存在著兩個(gè)重要的問題:   第一是標(biāo)識(shí)不清。根據(jù)工研院測(cè)試業(yè)界的LED燈泡發(fā)現(xiàn),高達(dá)五成以上的LED燈泡,所標(biāo)示的實(shí)際光通量均低于標(biāo)示值1

  一、前言

  目前LED燈泡在市場(chǎng)中存在著兩個(gè)重要的問題:

  第一是標(biāo)識(shí)不清。根據(jù)工研院測(cè)試業(yè)界的LED燈泡發(fā)現(xiàn),高達(dá)五成以上的LED燈泡,所標(biāo)示的實(shí)際光通量均低于標(biāo)示值10%以上。

  第二是品質(zhì)參差不齊。目前市場(chǎng)上沒有一套規(guī)范能夠說清楚LED燈泡的售價(jià)與品質(zhì)之關(guān)系。造成消費(fèi)者經(jīng)常拿著「蘋果和橘子」在比較,有些更是花了較高的價(jià)格,但并沒有買到品質(zhì)相對(duì)高的產(chǎn)品,這種劣幣逐良幣的情形越來越嚴(yán)重,也引起了歐美日等國高度關(guān)注LED燈具/燈泡的標(biāo)識(shí)和品質(zhì)的問題。

  有監(jiān)于此,經(jīng)濟(jì)部能源局針對(duì)LED燈泡也加速節(jié)能標(biāo)章的推動(dòng),對(duì)這件事情來說,筆者是一則以喜,一則以憂。喜的是至少臺(tái)灣快要有一個(gè)共通性的標(biāo)準(zhǔn),可以提供消費(fèi)者來選擇自己所需要的LED燈泡。憂的是,消費(fèi)者花了比較多的錢,購買了符合「節(jié)能標(biāo)章基準(zhǔn)要求項(xiàng)目」的LED燈泡,真的就有了品質(zhì)上的保障嗎?

  二、流明維持率足以代表LED燈具壽命嗎?

  目前市場(chǎng)上較具官方代表性的規(guī)范,能夠與燈泡壽命扯上一點(diǎn)關(guān)系的,應(yīng)該是屬美國環(huán)境保護(hù)署/能源之星針對(duì)LED燈泡/燈具所發(fā)布的LM-80規(guī)范了。然而,自從此規(guī)范發(fā)布之后,在北美已陸續(xù)出現(xiàn)了一些不同的聲音,有些可靠性專家們甚至開始呼吁,應(yīng)該要立即停止以LM-80的流明維持率(L70)作為LED燈泡或燈具壽命判斷的唯一依據(jù)。

  事實(shí)上,2006年時(shí),美國能源部固態(tài)照明(SSL)品質(zhì)工作小組,邀請(qǐng)了32位可靠性專家們,針對(duì)LED的可靠性與壽命估算方法進(jìn)行非常深入的討論。在考量LED當(dāng)時(shí)產(chǎn)業(yè)技術(shù)能力后,工作小組決定,以流明維持率(L70)來代表LED元件和燈具的可靠性會(huì)最為顯著,也是最容易被量化的指標(biāo)。原因是,傳統(tǒng)鎢絲燈泡在使用上,只要鎢絲燒毀了,就表示燈泡壽命到了,而LED燈泡在流明衰退上,是逐漸而緩慢的,在衰退初期,人們?cè)谝曈X上是感覺不到的,一直要等到光源衰退至初始光源的70%(L70)時(shí),人們才會(huì)感覺的到燈泡變暗,這時(shí)也就影響到照度。因此,工作小組建議以流明維持率(L70)作為LM-80規(guī)范的唯一判定依據(jù)。但爭(zhēng)議點(diǎn)是,流明維持率等不等于LED燈泡或燈具的壽命(Life TIme)? LM-80規(guī)范有存在著什么樣的問題呢?

  三、蘋果要跟蘋果比:LED燈具是“電子產(chǎn)品”,不是傳統(tǒng)“燈泡”

  LED元件壽命:

  基本上LED元件是發(fā)光二極體,本就屬電子元件的一種。因此,若要談LED元件的壽命,應(yīng)該使用已經(jīng)相當(dāng)成熟的電子元件加速壽命試驗(yàn)(ALT)方法,配合取樣數(shù)以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等,來評(píng)估LED元件壽命。以目前LM-80規(guī)范來說,以三種試驗(yàn)溫度,配合能源之星所訂定的流明維持率要求,作為LED元件的失效判定標(biāo)準(zhǔn),其實(shí)爭(zhēng)議是不大的,特別是在TM-21壽命推估方式發(fā)布后,更解決了各廠商在LED元件壽命上各說各話的情形,但是對(duì)使用LED元件的燈具廠來說,可能產(chǎn)生的爭(zhēng)議點(diǎn)是:

  1. 在能源之星/LM-80規(guī)范中,要求LED元件必須通過三種不同溫度的試驗(yàn),在每個(gè)試驗(yàn)溫度下,最少必須有20顆LED元件通過6000小時(shí)的試驗(yàn),并以流明維持率作為試驗(yàn)成敗的唯一判斷依據(jù)。爭(zhēng)議就在于,如果在6000小時(shí)試驗(yàn)過程中,有LED元件出現(xiàn)不亮或燒毀的情形,均可不列入流明維持率的計(jì)算,單單此舉,就已經(jīng)不符合LED元件壽命計(jì)算的要求了。

  2. 若要采用LM-80試驗(yàn)數(shù)據(jù)做為壽命計(jì)算依據(jù)也是可行的,只要清楚定義那些失效模式代表著失效即可(例如:流明維持率、死燈、燒毀、色座標(biāo)/電壓/電流偏移等),任何失效定義之失效模式出現(xiàn)時(shí),即代表LED元件的壽命到了。除了晶粒品質(zhì)外,包括封裝材料的選擇到打線技術(shù)等,都影響到LED元件的壽命與可靠性。因此,對(duì)于要執(zhí)行LM-80或是壽命驗(yàn)證的LED元件來說,先通過「可靠性資格驗(yàn)證」絕對(duì)有其必要性。

  備注:在執(zhí)行LM-80/6000小時(shí)的試驗(yàn)過程中,為了降低部分LED失效而使試驗(yàn)中斷的風(fēng)險(xiǎn),通常LED元件廠會(huì)提高試驗(yàn)的取樣數(shù)量,當(dāng)試驗(yàn)過程中有部分LED出現(xiàn)死燈或早夭時(shí),能源之星是允許故障樣品不列入平均流明維持率的計(jì)算,但要求必須在LM-80報(bào)告中注明。因此,燈具廠商在閱讀LED供應(yīng)商所提供的LM-80報(bào)告時(shí),除了須了解試驗(yàn)溫度與流明維持率外,樣品數(shù)量資訊就更須審慎了。

  LED燈泡/燈具壽命:

  影響LED燈泡或燈具壽命,真的只有流明維持率這個(gè)因子嗎? 基本上,LED燈具是由括調(diào)光器,電源供應(yīng)器,發(fā)光二極體,光機(jī)驅(qū)動(dòng)元件、散熱模組等所組成,這表示整個(gè)燈具的壽命,實(shí)際上是由數(shù)個(gè)電子模組串聯(lián)或并聯(lián)所構(gòu)成,而每個(gè)電子模組都有各自的功能和可靠性水準(zhǔn),當(dāng)任何一個(gè)模組發(fā)生問題時(shí),都代表著LED燈具失效了,這點(diǎn)與傳統(tǒng)鎢絲燈泡大不相同,如果我們把LED產(chǎn)品看做電子產(chǎn)品,哪些是構(gòu)成LED產(chǎn)品失效的主要原因呢?

  其實(shí),從一般電子產(chǎn)品的常見失效情形就可以窺出一二。電子產(chǎn)品常見的失效包括散熱設(shè)計(jì)不良、過載使用、驅(qū)動(dòng)電路故障、電源故障以及零件或制程工藝不良等。只要是會(huì)發(fā)生在電子產(chǎn)品上的失效情形,基本上都會(huì)出現(xiàn)在LED產(chǎn)品上,針對(duì)這類型的缺陷,通常可利用電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)驗(yàn)證手法,在實(shí)驗(yàn)室被提早發(fā)現(xiàn)而加以改善。另一種失效是屬于電氣特性上的失效,若以LED燈具來說,如流明維持率、色溫/色彩變化、電源參數(shù)偏移等,針對(duì)這類型的缺陷,則利用環(huán)境試驗(yàn)與可靠性證明試驗(yàn)加以驗(yàn)證即可。因此,從過去在電子產(chǎn)品在可靠性上的經(jīng)驗(yàn)來看,LED產(chǎn)品也應(yīng)遵循著傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品環(huán)境與可靠性試驗(yàn)?zāi)J?,來加以?yàn)證其可靠性與壽命才對(duì)。

  目前,在文獻(xiàn)上要找到大量的LED燈具故障數(shù)據(jù)并不是一件容易的事,近兩年來比較大規(guī)模的數(shù)據(jù),是在美國東部的賓夕法尼亞州埃爾伍德市。埃爾伍德市從5400盞戶外LED路燈失效數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中得知,電源與控制驅(qū)動(dòng)模組失效占59%,散熱不良占31%,LED元件不良約占10%。這是以美國設(shè)計(jì)與封裝技術(shù)能力的產(chǎn)品,并針對(duì)戶外用LED路燈實(shí)際所觀測(cè)的數(shù)據(jù),從數(shù)據(jù)中可得知電源模組與控制驅(qū)動(dòng)模組所占的失效比例最大,散熱不良造成失效為第二,加上戶外環(huán)境因子較室內(nèi)環(huán)境因子復(fù)雜(包括溫度、濕度、雨水/結(jié)露、灰塵、硫化腐蝕、雷擊、電源變動(dòng)等)。因此,對(duì)戶外用LED產(chǎn)品來說,環(huán)境模擬試驗(yàn)與壽命試驗(yàn)更形重要,而不僅僅是節(jié)能或流明維持率這些事了。

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