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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因子嗎? 基本上，LED燈具是由括調光器，電源供應器，發光二極體，光機驅動元件、散熱模組等所組成，這表示整個燈具的壽命，實際上是由數個電子模組串聯或並聯所構成，而每個電子模組都有各自的功能和可靠性水準，當任何一個模組發生問題時，都代表著LED燈具失效了，這點與傳統鎢絲燈泡大不相同，如果我們把LED產品看做電子產品，哪些是構成LED產品失效的主要原因呢？

其實，從一般電子產品的常見失效情形就可以窺出一二。電子產品常見的失效包括散熱設計不良、過載使用、驅動電路故障、電源故障以及零件或製程工藝不良等。只要是會發生在電子產品上的失效情形，基本上都會出現在LED產品上，針對這類型的缺陷，通常可利用電子產品可靠性設計驗證手法，在實驗室被提早發現而加以改善。另一種失效是屬於電氣特性上的失效，若以LED燈具來說，如流明維持率、色溫/色彩變化、電源參數偏移等，針對這類型的缺陷，則利用環境試驗與可靠性證明試驗加以驗證即可。因此，從過去在電子產品在可靠性上的經驗來看，LED產品也應遵循著傳統的電子產品環境與可靠性試驗模式，來加以驗證其可靠性與壽命才對。

目前，在文獻上要找到大量的LED燈具故障數據並不是一件容易的事，近兩年來比較大規模的數據，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路燈失效數據統計中得知，電源與控制驅動模組失效佔59%，散熱不良佔31%，LED元件不良約佔10%。這是以美國設計與封裝技術能力的產品，並針對戶外用LED路燈實際所觀測的數據，從數據中可得知電源模組與控制驅動模組所佔的失效比例最大，散熱不良造成失效為第二，加上戶外環境因子較室內環境因子複雜(包括溫度、濕度、雨水/結露、灰塵、硫化腐蝕、雷擊、電源變動等)。因此，對戶外用LED產品來說，環境模擬試驗與壽命試驗更形重要，而不僅僅是節能或流明維持率這些事了。

對LED成品廠的建議

1.LED成品的可靠性與壽命，是由各分項模組的可靠性所組成。因此，必須依層級建立LED元件和各模組階段的可靠性評估方法或標準，並將此標準訂定於買賣合約中。(如LED LM-80報告，模組可靠性試驗、EMC、安規等報告)。

2.建立LED成品可靠性設計驗證計畫，並於產品雛型階段執行設計驗證，這絕對是LED產品可靠性的關鍵所在。

3.建立一套LED燈具之環境模擬與壽命加速試驗規範等。

對LED元件廠的建議

1.以目前市場來說，符合LM-80試驗的LED元件，一定有助於全球市場的開拓。

2.執行LM-80試驗前，必須先進行可靠性資格試驗(Reliability Qualification Test)，以確認封裝品質與電器性能有無缺陷存在，亦可避免在LM-80試驗途中出現失效，而使得整體試驗必須重新來過。

3.進行LM-80流明維持率試驗時，可提高取樣數量，在以總試驗數量進行MTTF的計算，如可一舉兩得。至於LED元件可靠性資格試驗的項目，則可依循LED元件使用任務需求參考相關規範即可。(如AEC-Q101、JEDEC/JESD22、MIL-STD-883、Telcordia GR 468等)

結語

一個產品壽命要好，供應鏈中無人能置身事外，更無須質疑的，符合LM-80的LED元件品質，一定比不符合的來的好。當LED產能嚴重過剩，市場也經常傳來LED企業倒閉的消息，如果還能夠存活下來的公司，「成本」與「品質」將是王道。尋找專業的實驗室給予協助，絕對是提升品質與市場競爭力最快速的方法之一。

關於作者

崔革文，在可靠度領域20年以上經驗，專精於可靠度設計驗證與故障分析，目前任職於宜特科技，擔任可靠度工程處副總經理一職。