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基于LED的照明的性能和安全性的标准认证

时间:2019-02-01 来源: 关键字:LED   测试   

 开发标准是无用的工作,但仍然是确保基于LED的照明的性能和安全性能够通过国际认可的基准测试和表征的关键。此外,国际标准的使用鼓励更好的照明设计并支持消费者的信心。

本文引用地址: http://power.21ic.com//led/technical/201902/85572.html

在早期,LED标准的缺乏造成了市场的混乱。从一个制造商到另一个制造商的测试方法和术语的变化使得难以将新LED产品与其他光源以及来自不同制造商的其他LED产品进行比较。

然而,近年来,美国部门等组织能源部(DOE)与标准制定机构密切合作,加速开发和实施一套固态照明(SSL)标准。诸如照明工程学会(IES),国家电气制造商协会(NEMA),保险商实验室(UL)和国际电工委员会(IEC)等团体已经合作了十多年。他们的工作成果是使用LED的工程师熟悉的一系列标准和方法。然而,这项工作远未完成,其他几项标准已经达到了发展的高级阶段。本文总结了适用于现代商用LED和LED照明灯具的主要标准,并着眼于目前正在起草的标准和将进一步提高LED的质量,可靠性和安全性。

关键LED性能标准

使用LED的工程师将熟悉一些详细测试和表征固态照明的关键标准。这些关键标准中的第一个是LM-79“固态照明设备电气和光度测试认可方法”,详细说明了如何计算LED灯具效率(净光输出除以输入功率(lm/W)) 。灯具功效是测量LED产品性能的最可靠方法,从整体上量化灯具性能,而不是依赖于将灯具额定值和灯具效率分开的传统方法。

第二个关键标准是LM-80“用于测量LED光源管腔折射的批准方法”。 LM-80是一种测试程序,旨在指示LED相对光输出下降的速度,以便给出一些长时间的指示,除非偶然发生灾难性故障,否则用户可能期望产品类型保持适合使用。 》该标准的前提是LED失效是指光输出下降到流明初始光通量的70%(缩写为L70)。测试LED到实际的故障点是不切实际的,因为现代设备可以持续超过50,000小时(近六年)。因此,LM-80测试的结果与技术备忘录(TM)21一起使用.TM-21,“投射LED光源的长期流明维持率”,规定了用于预测LED的流明维持率的推荐方法。基于LM-80收集数据的光源。

制造商已经接受了LM-80和TM-21标准,因为它们量化了LED相对于其他光源的关键优势之一:寿命。此外,制造商需要按照商定的标准衡量其设备的使用寿命,以满足监管机构的标准。能源之星要求LED在家庭环境中持续25,000小时,在商业环境中持续35,000小时。

通过适当的温度管理,现代LED可轻松实现这一等级。例如,首尔半导体公司的Acrich系列白光LED在结温为80oC时的L70寿命超过40,000小时(图1)。 Acrich LED通常产生72流明,效率为118流明/瓦(正向电压为6.1 V,正向电流为100毫安)。

 

基于LED的照明的性能和安全性的标准认证

 

图1:Acrich的L70寿命各种结温下的LED。

就其本身而言,欧司朗声称其OSLON SSL LED(117流明,113流明/瓦,2.95伏,350毫安)的L70数值为50,000小时。 Cree还表示,其XLamp XB-D LED(118 lm,116 lm/W,2.9 V,350 mA)也具有50,000小时的L70寿命。

第三个标准建立在LED可靠性和寿命特性的基础上温度的影响。由于过高的温度是众所周知的LED杀手,因此这些信息非常有价值。 LM-82,“用于表征作为温度函数的电光学和光度学特性的LED光引擎和LED灯的认可方法”,提供了一种测量不同温度下光引擎产品的流明退化的方法。图2显示,对于高于130℃的结温,LED寿命受到损害。 (该图显示了测试样品的B50,L70寿命。[“B50”表示不超过50%的LED样品预计其光输出降至目标流明维持水平以下])。经过测试的器件是Philips Lumileds LUXEON Rebel白光LED(235 lm,135 lm/W,2.9 V,700 mA)。

 

基于LED的照明的性能和安全性的标准认证

 

图2:(B50,L70)对结点的寿命LUXEON Rebel LED的温度。

另一个关键标准,因为它规定了SSL组件(包括电源和控制电路)的最低安全要求,是UL 8750“用于照明产品的发光二极管(LED)设备的安全标准”。

其他有用的标准《 br》使用LED的设计工程师将熟悉关键标准,但也可能会惊讶地发现其他几个受到较少宣传的人。尽管如此,这些由NEMA发布的标准同样有用,涵盖了SSL设计,制造,测试和安装的各个方面。

本系列的主要文件是LSD 49“用于白炽灯替换的固态照明 - 最佳实践用于“调光”,为螺旋式白炽灯替代SSL产品的调光应用提供建议;姐妹标准SSL 6-2010“用于白炽灯替换 - 调光的固态照明”,提供调光建议,用于将SSL产品改装到以前使用白炽灯螺丝灯的系统中,以及用于LED设备,阵列或系统的SSL 1“电子驱动器” ,提供用于一般照明应用的驱动器的规格和操作特性。

NEMA继续发布LSD 45“用于灯具的固态照明子组件接口的建议”,提供有关SSL应用互连设计和构造的指导,以及SSL 3-2011“用于一般照明的高功率白光LED分档”,该分类为生产和集成到照明产品中的分色颜色LED提供了一致的格式。最后,NEMA发布了SSL 4“RetrofitLamps:最低性能要求”,为整体LED灯提供了性能标准,包括颜色,光输出,工作电压和电气特性。¹

消除猜测

As LED市场已经成熟,很明显,SSL技术标准的工作远未结束,标准和测试方法越来越关注特定的产品类型和特性。例如,很快就认识到尽管工程师可以使用LM-80和TM-21来确定LED的流明维持率,一旦结合到灯具中,LED的寿命会受到原始测试期间不存在的热量,电源波动和机械应力等因素的影响。没有标准化的方法来测试这些因素的影响有多严重,因此无法改进其夹具设计以最大限度地延长产品的使用寿命。

测试程序LM-84“LED灯,发动机和灯具流明和颜色维护测试“,解决了这一疏忽,并与IES委员会一起处于最终批准阶段。该文件描述了在标准操作条件下获得均匀和可重复的流明和颜色维持测量所需的程序与其对应的LM-80一样,LM-84仅提供有关灯具颜色和亮度在相对较短的时间内保持良好状态的数据。 IES正在朝着将照明灯具的LM-84测试数据与新的TM-28文档相结合的方法发展,该文档标准化了在更长时间内(更长时间)投影测量数据的方法(图3)。

图3:用于长期测量LED灯具颜色和亮度维护的标准迫在眉睫(由ROHM半导体公司提供)。

目前正在开发的其他标准包括LM-85“高功率LED测量的认可方法”,该标准针对需要散热器进行正常操作的高功率LED的测量,以及TM-26“投射LED封装的额定寿命”。后一标准将提供比LM-80测试更多的信息,因为它将通过增加样本量(在LM-80测试中通常很小)来解决测试的弱点,并且包括测试结果中样本的所有LED(包括那些灾难性失败而不仅仅是褪色的那些。

已经提出但尚未开发的标准包括:LM-XX4“有机LED(OLED)光源的电学和光度测量方法”, LM-XX5“LED可靠性测试”和LM-XX6“AC LED测量”.2

随着时间的推移,随着正在制定的标准和提出的标准的出台,它们将消除对比较产品性能的猜测,使其成为可能。设计师和照明工程师更容易为特定应用选择最佳产品。

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