Introducción

La salida de lúmenes es una medida de la cantidad total de luz visible emitida por una fuente de luz. También se conoce comúnmente como brillo o salida de luz. La tecnología LED normalmente produce más lúmenes que otras soluciones debido a su alta eficacia para transformar la electricidad en luz. Al mismo tiempo, una de las mayores ventajas de las lámparas LED es su larga vida útil, que normalmente puede alcanzar más de 100 000 horas (es decir, L70>100 000 horas). Mucha gente no está familiarizada con este concepto y cómo obtuvimos la vida útil de 100,000 horas. Por lo tanto, es necesario estudiar los estándares de prueba relevantes, los métodos de prueba y las estadísticas de resultados para que podamos profundizar nuestra comprensión de la salida de luz y su depreciación que se refiere a la vida útil de la solución LED.

¿Por qué debemos prestar atención a la degradación de la salida de luz?

Los proyectos de LED tienen requisitos claros sobre los parámetros de las lámparas, como potencia, distribución de intensidad luminosa, valor de intensidad máxima, valor de ángulo de haz, temperatura de color, CRI, CCT, vida útil (conmutación, mantenimiento de lúmenes). Entonces, ¿cómo demostrar que sus lámparas cumplen los requisitos en todos los aspectos? IEC ha formulado los estándares correspondientes para estos parámetros, a saber, los estándares IEC62717 e IEC62722. Además, también existe el estándar LM-80-08 que se refiere a la vida útil, que prueba principalmente los chips LED. Además de la vida útil, este artículo no explica demasiado sobre otros aspectos de los dos estándares IEC. En la mayoría de los casos, la vida útil del módulo LED es mucho más larga que el tiempo de prueba real, por lo que se proyectan muchos resultados en función de las pruebas, como la vida útil de los chips LED según los resultados de LM-80-08 combinados con la mesa TM21. Sin embargo, el tiempo máximo de prueba establecido por IEC62717 e IEC62722 es de 6000 horas, y el objeto de prueba son módulos LED o lámparas completas. El estándar no involucra el método específico de verificación de la vida, pero los pasos de cálculo son similares después de consultar los artículos relacionados.

Los estándares se refieren a la degradación de la salida de iluminación

IEC 62717 es un estándar sobre los requisitos de rendimiento de las lámparas LED (módulos) para iluminación general, que es un complemento de IEC 62031 (es decir, requisitos de seguridad para módulos LED). IEC 62717 especifica principalmente los detalles de marcado, tamaño, potencia, flujo luminoso, temperatura de color correlacionada, índice de reproducción cromática y vida útil de los módulos LED. En IEC62717 se cubren tres tipos de módulos LED: módulo LED con equipo de control integral, módulo LED con medios de control a bordo, pero con equipo de control separado (“semibalastado”) y módulo LED con equipo de control completamente separado.

La norma IEC 62722-2-1:2022 especifica los requisitos de rendimiento, los métodos de prueba y las condiciones de las lámparas LED. Esta norma es aplicable a las lámparas LED para iluminación general. El contenido de la prueba es básicamente el mismo que IEC62717, excepto que está dirigido a toda la lámpara en lugar del módulo LED.

El estándar LM-80-08 especifica el método de medición para el mantenimiento de la salida de luz, que no especifica ningún otro modo de falla de los chips LED. Además, este método solo se refiere a paquetes, matrices y módulos de LED y, en la mayoría de los casos, usamos un solo chip de LED para las pruebas. Este método describe el método de prueba para el funcionamiento de las fuentes de luz LED en condiciones controladas. Estas fuentes de luz deben operarse en equipos auxiliares externos, con el objetivo de obtener los mejores datos de referencia de la degradación de la salida de luz producida por los chips LED durante su vida útil. En combinación con la tabla TM21 de Energy Star, podemos obtener la curva de predicción del flujo luminoso de los chips LED después de 50 000 horas o más.

¿Cómo se calcula la vida útil de la solución LED?

L70 es una medida de la vida útil del LED y es una de las clasificaciones más importantes que los electricistas, los agentes de compras y los usuarios finales pueden usar para decidir qué accesorio de iluminación es mejor para sus proyectos. De acuerdo con el Departamento de Energía de los EE. UU., la vida útil (o vida nominal) generalmente se describe en términos de la cantidad de horas de funcionamiento antes de que una luminaria LED emita el 70 % de su salida de luz inicial, después de lo cual la luminaria necesita mantenimiento o reemplazo. para cumplir con los requisitos de iluminación especificados. Según esta definición, encontramos la clasificación L70 como la definición de vida útil de las lámparas. Intuitivamente, hemos probado 35 chips LED. Después de un período de uso (suponiendo 50.000 horas), el flujo luminoso de estos LED tiene diferentes grados de atenuación y su flujo luminoso se distribuye normalmente, como se muestra en la figura a continuación. Podemos concluir que tras 50.000 horas de uso de los chips LED, el 50% de los chips LED están por encima del 70% del flujo luminoso inicial, y el resto por debajo del 70%. Dado que es una distribución normal, podemos concluir que después de 50.000 horas, el lumen de la lámpara se mantiene en torno al 70%, es decir, L70>50000hrs.

Lo anterior es una situación ideal hipotética, porque la vida real del LED es más larga que esto, y el fabricante y el laboratorio no tienen tanto dinero, equipo y mano de obra para hacer una prueba tan larga. El tiempo de prueba principal actual es 10000 horas, 14000 horas o 18000 horas. A través del ajuste de curvas, podemos estimar el mantenimiento de lúmenes de los chips/módulos LED después de 50 000 horas y 10 000 horas, por lo que podemos deducir la vida útil de los LED/lámpara, como se muestra en la figura de la izquierda a continuación.

Requisitos de rendimiento especificados por 62717

Anteriormente, presentamos el contenido de prueba de LM80 en otro artículo, puede consultarlo si está interesado. Los estándares de prueba de 62722 y 62717 son básicamente los mismos, excepto que el primero está dirigido a lámparas, mientras que el 62717 está dirigido a módulos LED. A continuación, presentaremos el contenido de prueba de 62717 en detalle. 62717 Además del contenido de prueba a continuación se refiere a la vida útil de la lámpara, el contenido de prueba también incluye vataje, distribución de intensidad luminosa, valor de intensidad máxima, valor de ángulo de haz, temperatura de color, CRI y CCT, etc.

Mantenimiento de lúmenes

La vida útil de una luminaria LED no se define únicamente por el punto de falla abrupta. La mayoría de las lámparas en realidad no fallarán en absoluto durante un período determinado de funcionamiento, y su brillo disminuirá (degradará) con el tiempo. Por lo tanto, la vida útil de las luminarias LED está básicamente limitada por la caída del flujo luminoso por debajo de un nivel mínimo predefinido “x[%]” y una falla repentina (aquí no se considera la falla de la fuente de alimentación LED). Además de la degradación del LED, la reducción o degradación del flujo luminoso puede deberse a la falla de los LED individuales o de los módulos LED. Dependiendo de su diseño, estos LED o módulos LED pueden integrarse en gran número en luminarias. La siguiente figura muestra el estado original, la degradación y la falla abrupta de las farolas LED en tres casos.

Los estándares actuales IEC 62717 y 62722 definen dos estándares de vida “Degradación gradual de la salida de luz” y “Fallo abrupto de la salida de luz”. Sobre esta base, se da el estándar de vida que se muestra en la siguiente figura, destacando la distinción actual entre la vida útil (LxBy) y la vida útil mediana (Lx) (según la definición de cálculo de vida, entendemos que Lx es en realidad LxB50 ). Las luminarias LED tienen una vida útil y un tiempo de falla muy largos, por lo que no es posible monitorear toda la vida útil de las luminarias LED antes de comercializarlas. En cambio, el monitoreo se lleva a cabo durante un período de tiempo más corto y las cifras de vida útil y fallas se extrapolan mediante métodos definidos con precisión.

Degradación gradual de la salida de luz {Vida útil (LxBy), Vida útil media (Lx)}

La vida útil se basa en el porcentaje de luminarias/perlas afectadas por una mayor atenuación del flujo luminoso, expresada en LxBy. La atenuación del flujo luminoso permisible de las lámparas LED/chips LED durante su vida útil está representada por la variable “x”, que se refiere al porcentaje del flujo luminoso nominal de la lámpara. El valor típico de “x” es 70 % u 80 % (L70 o L80), lo que indica la vida útil de los chips LED/luminaria cuando la temperatura ambiente de iluminación es de 25 °C (por ejemplo, 50 000 horas). LxBy, indica el período de tiempo durante el cual un y% del mismo tipo de chips/lámparas LED no puede proporcionar al menos un x% del flujo luminoso inicial. La vida útil mediana Lx (excluyendo By) se basa en realidad en la vida útil de By = B50. Lx también representa el período de tiempo, es decir, en este momento, el 50 % del mismo tipo de chips/lámparas LED no puede proporcionar al menos el x % del flujo luminoso inicial. Recuerde, el estándar By no dice nada sobre el flujo luminoso de una luminaria LED individual o su distribución precisa.

Degradación abrupta de la salida de luz (L0Cy)

El término valor de falla abrupta (AFV) indica el porcentaje de luminarias LED que fallan repentinamente antes de alcanzar la vida útil media Lx. Las luminarias LED en las que falla un solo LED y las luminarias LED en las que falla solo uno de varios módulos LED no se clasifican como fallas abruptas, cuyo valor se expresa mediante L0Cy. L0 significa que el mismo tipo de chips LED/luminaria da el 0 % de su salida de luz inicial. “Cy” indica el porcentaje de chips/luminarias LED que ya no emiten luz respecto al total. Por ejemplo, L0C10 refleja el momento en que el 10 % de los chips LED/chips LED de repente ya no emiten luz, y su curva de predicción de fallas se puede ver en la figura Degradación gradual de la salida de luz y degradación abrupta de la salida de luz. En términos relativos, la probabilidad de falla abrupta de las soluciones LED es baja, por lo que algunos compradores y proyectos requieren este parámetro. Además de la falla abrupta de los chips LED, también existe la falla abrupta de toda la lámpara, lo que involucra la confiabilidad del sistema LED.

Confiabilidad del sistema – la vida útil esperada de una luminaria LED se ve afectada por la confiabilidad de todos los componentes utilizados en el sistema, así como por las condiciones ambientales donde se utilizará la luminaria. La falla de un componente de la luminaria puede conducir a la falla abrupta de toda la luminaria. Hay muchos factores basados en componentes que afectan la confiabilidad de los sistemas de iluminación LED, como la calidad de la energía, el entorno de uso, el nivel de protección estructural, la calidad de la conexión LED, etc.

Prueba de resistencia

Medición de ciclos de temperatura (Prueba alternativa 1 o 2 con 1 K/min)

Por ejemplo, el módulo LED de la prueba 2 se coloca en una cámara de prueba en la que la temperatura varía de -10 °C a 50 °C durante un período de 4 h y durante una duración de prueba de 250 períodos (1 000 h). Y el módulo LED se monta en un disipador de calor apropiado para alcanzar su temperatura nominal máxima a una temperatura de la cámara de prueba de 50 °C.

Un período de 4 h consta de 1 h de retención en cada temperatura extrema y 1 h de tiempo de transferencia (1 K/min) entre las temperaturas extremas. La farola LED se enciende y se apaga durante 17 min.

Prueba de conmutación de suministro

En el voltaje, corriente o potencia de prueba, el módulo LED debe encenderse y apagarse durante 30 segundos cada uno. El número de ciclos repetidos (50.000) es igual a la mitad de la vida útil nominal media Lx en horas. Ejemplo: si la vida útil nominal mediana es de 100 000 horas, entonces el número de ciclos es de 50 000).

Accelerated operation life test

El módulo LED debe funcionar de forma continua sin cambiar al voltaje de prueba y la temperatura es 10 K más alta que la temperatura de trabajo nominal máxima recomendada, y el tiempo de trabajo es de 1000 h. Se debe omitir cualquier protección térmica que apague el módulo LED o reduzca la salida de luz, como la protección contra sobretemperatura integrada en la fuente de alimentación LED.

Solución ZGSM con 62717 y 62722

ZGSM puede proporcionar varios informes para verificar los parámetros y la vida útil de la lámpara, incluidos LM80, TM21, ISTMT, LM79, IEC62717 e IEC62722, etc. A continuación, enumeramos diferentes farolas ZGSM y los certificados e informes que emiten terceros.

Resumen

A través de este artículo, esperamos que todos tengan una cierta comprensión de la degradación de la salida de luz de la solución LED y la vida útil correspondiente. También tenemos explicaciones gráficas sobre cómo predecir la vida útil de las lámparas, con la esperanza de que todos puedan comprender mejor el principio de la predicción de la vida. Podemos ver que para los chips LED, los estándares correspondientes son LM-80-08 e IEC62717. Para lámparas LED (como farolas y luces de inundación), el estándar correspondiente es IEC62722. Para la vida útil de la solución LED, su base principal es probar su tasa de mantenimiento de lúmenes, los tres estándares están involucrados y su objetivo principal es la degradación gradual de la salida de luz. IEC62717 e IEC62722 también estipulan la degradación abrupta de la salida de luz, así como la prueba de durabilidad de los chips y lámparas LED. Además, el diseño estructural de una luminaria LED tiene un impacto significativo en su desempeño y vida útil declarada, y necesitamos comprender las causas de la degradación del flujo luminoso y la falla abrupta (incluidas las especificaciones de funcionamiento eléctrico y térmico del módulo LED, la temperatura ambiente en en el que se utiliza la luminaria y otros entornos de luminarias). La comprensión de estos elementos por parte de la parte del proyecto también puede ayudarlo a elegir mejor las lámparas adecuadas, y también es útil para formular un plan de mantenimiento para su proyecto de iluminación.

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