目前LED灯泡在市场中存在着两个重要的问题:
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第一是标识不清。根据工研院测试业界的LED灯泡发现,高达五成以上的LED灯泡,所标示的实际光通量均低于标示值10%以上。
第二是质量参差不齐。目前市场上没有一套规范能够说清楚LED灯泡的售价与质量之关系。造成消费者经常拿着「苹果和橘子」在比较,有些更是花了较高的价格,但并没有买到质量相对高的产品,这种劣币逐良币的情形越来越严重,也引起了欧美日等国高度关注LED灯具/灯泡的标识和质量的问题。
有鉴于此,经济部能源局针对LED灯泡也加速节能标章的推动,对这件事情来说,笔者是一则以喜,一则以忧。喜的是至少台湾快要有一个共通性的标准,可以提供消费者来选择自己所需要的LED灯泡。忧的是,消费者花了比较多的钱,购买了符合「节能标章基准要求项目」的LED灯泡,真的就有了质量上的保障吗?
流明维持率足以代表LED灯具寿命吗?
目前市场上较具官方代表性的规范,能够与灯泡寿命扯上一点关系的,应该是属美国环境保护署/能源之星针对LED灯泡/灯具所发布的LM-80规范了。然而,自从此规范发布之后,在北美已陆续出现了一些不同的声音,有些可靠性专家们甚至开始呼吁,应该要立即停止以LM-80的流明维持率(L70)作为LED灯泡或灯具寿命判断的唯一依据。
事实上,2006年时,美国能源部固态照明(SSL)质量工作小组,邀请了32位可靠性专家们,针对LED的可靠性与寿命估算方法进行非常深入的讨论。在考虑LED当时产业技术能力后,工作小组决定,以流明维持率(L70)来代表LED组件和灯具的可靠性会最为显著,也是最容易被量化的指针。原因是,传统钨丝灯泡在使用上,只要钨丝烧毁了,就表示灯泡寿命到了,而LED灯泡在流明衰退上,是逐渐而缓慢的,在衰退初期,人们在视觉上是感觉不到的,一直要等到光源衰退至初始光源的70%(L70)时,人们才会感觉的到灯泡变暗,这时也就影响到照度。因此,工作小组建议以流明维持率(L70)作为LM-80规范的唯一判定依据。但争议点是,流明维持率等不等于LED灯泡或灯具的寿命(Life Time)? LM-80规范有存在着什么样的问题呢?
LED组件寿命
基本上LED组件是发光二极管,本就属电子组件的一种。因此,若要谈LED组件的寿命,应该使用已经相当成熟的电子组件加速寿命试验(ALT)方法,配合取样数以及数据统计分析等,来评估LED组件寿命。以目前LM-80规范来说,以三种试验温度,配合能源之星所订定的流明维持率要求,作为LED组件的失效判定标准,其实争议是不大的,特别是在TM-21寿命推估方式发布后,更解决了各厂商在LED组件寿命上各说各话的情形,但是对使用LED组件的灯具厂来说,可能产生的争议点是:
1.在能源之星/LM-80规范中,要求LED组件必须通过三种不同温度的试验,在每个试验温度下,最少必须有20颗LED组件通过6000小时的试验,并以流明维持率作为试验成败的唯一判断依据。争议就在于,如果在6000小时试验过程中,有LED组件出现不亮或烧毁的情形,均可不列入流明维持率的计算,单单此举,就已经不符合LED组件寿命计算的要求了。
2.若要采用LM-80试验数据做为寿命计算依据也是可行的,只要清楚定义那些失效模式代表着失效即可(例如:流明维持率、死灯、烧毁、色坐标/电压/电流偏移等),任何失效定义之失效模式出现时,即代表LED组件的寿命到了。除了晶粒质量外,包括封装材料的选择到打线技术等,都影响到LED组件的寿命与可靠性。因此,对于要执行LM-80或是寿命验证的LED组件来说,先通过「可靠性资格验证」绝对有其必要性。
(备注:在执行LM-80/6000小时的试验过程中,为了降低部分LED失效而使试验中断的风险,通常LED组件厂会提高试验的取样数量,当试验过程中有部分LED出现死灯或早夭时,能源之星是允许故障样品不列入平均流明维持率的计算,但要求必须在LM-80报告中注明。因此,灯具厂商在阅读LED供货商所提供的LM-80报告时,除了须了解试验温度与流明维持率外,样品数量信息就更须审慎了。)
关于作者
崔革文,在可靠度领域20年以上经验,专精于可靠度设计验证与故障分析,目前任职于宜特科技,担任可靠度工程处副总经理一职。