目前LED燈泡在市場中存在著兩個重要的問題:
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第一是標識不清。根據工研院測試業界的LED燈泡發現,高達五成以上的LED燈泡,所標示的實際光通量均低於標示值10%以上。
第二是品質參差不齊。目前市場上沒有一套規範能夠說清楚LED燈泡的售價與品質之關係。造成消費者經常拿著「蘋果和橘子」在比較,有些更是花了較高的價格,但並沒有買到品質相對高的產品,這種劣幣逐良幣的情形越來越嚴重,也引起了歐美日等國高度關注LED燈具/燈泡的標識和品質的問題。
有鑑於此,經濟部能源局針對LED燈泡也加速節能標章的推動,對這件事情來說,筆者是一則以喜,一則以憂。喜的是至少台灣快要有一個共通性的標準,可以提供消費者來選擇自己所需要的LED燈泡。憂的是,消費者花了比較多的錢,購買了符合「節能標章基準要求項目」的LED燈泡,真的就有了品質上的保障嗎?
流明維持率足以代表LED燈具壽命嗎?
目前市場上較具官方代表性的規範,能夠與燈泡壽命扯上一點關係的,應該是屬美國環境保護署/能源之星針對LED燈泡/燈具所發布的LM-80規範了。然而,自從此規範發布之後,在北美已陸續出現了一些不同的聲音,有些可靠性專家們甚至開始呼籲,應該要立即停止以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。
事實上,2006年時,美國能源部固態照明(SSL)品質工作小組,邀請了32位可靠性專家們,針對LED的可靠性與壽命估算方法進行非常深入的討論。在考量LED當時產業技術能力後,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最為顯著,也是最容易被量化的指標。原因是,傳統鎢絲燈泡在使用上,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,人們在視覺上是感覺不到的,一直要等到光源衰退至初始光源的70%(L70)時,人們才會感覺的到燈泡變暗,這時也就影響到照度。因此,工作小組建議以流明維持率(L70)作為LM-80規範的唯一判定依據。但爭議點是,流明維持率等不等於LED燈泡或燈具的壽命(Life Time)? LM-80規範有存在著什麼樣的問題呢?
LED元件壽命
基本上LED元件是發光二極體,本就屬電子元件的一種。因此,若要談LED元件的壽命,應該使用已經相當成熟的電子元件加速壽命試驗(ALT)方法,配合取樣數以及數據統計分析等,來評估LED元件壽命。以目前LM-80規範來說,以三種試驗溫度,配合能源之星所訂定的流明維持率要求,作為LED元件的失效判定標準,其實爭議是不大的,特別是在TM-21壽命推估方式發布後,更解決了各廠商在LED元件壽命上各說各話的情形,但是對使用LED元件的燈具廠來說,可能產生的爭議點是:
1.在能源之星/LM-80規範中,要求LED元件必須通過三種不同溫度的試驗,在每個試驗溫度下,最少必須有20顆LED元件通過6000小時的試驗,並以流明維持率作為試驗成敗的唯一判斷依據。爭議就在於,如果在6000小時試驗過程中,有LED元件出現不亮或燒毀的情形,均可不列入流明維持率的計算,單單此舉,就已經不符合LED元件壽命計算的要求了。
2.若要採用LM-80試驗數據做為壽命計算依據也是可行的,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/電壓/電流偏移等),任何失效定義之失效模式出現時,即代表LED元件的壽命到了。除了晶粒品質外,包括封裝材料的選擇到打線技術等,都影響到LED元件的壽命與可靠性。因此,對於要執行LM-80或是壽命驗證的LED元件來說,先通過「可靠性資格驗證」絕對有其必要性。
(備註:在執行LM-80/6000小時的試驗過程中,為了降低部分LED失效而使試驗中斷的風險,通常LED元件廠會提高試驗的取樣數量,當試驗過程中有部分LED出現死燈或早夭時,能源之星是允許故障樣品不列入平均流明維持率的計算,但要求必須在LM-80報告中註明。因此,燈具廠商在閱讀LED供應商所提供的LM-80報告時,除了須了解試驗溫度與流明維持率外,樣品數量資訊就更須審慎了。)
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。