用于一般照明的基于LED的照明大約在20年前被引入。隨著LED越來越流行,人們開始關(guān)注流明的大小和色度漂移,而在更基本的水平上,應(yīng)該如何測量這些屬性?
該照明工程學(xué)會(IES)第一次出版LM-80,測量LED光源流明維持率,在2008年,有一個更新的2015年(核定方法IES:測量LED封裝的光通量和顏色維護,陣列和模塊)所提供除了流明維持率外,還用于色度偏移的測量。最新版本LM-80-20,批準(zhǔn)的方法:測量LED封裝,陣列和模塊的光通量和顏色維持,除了測量光通量外,還包含測量輻射通量和光子通量的指南,主要是為了響應(yīng)基于LED的園藝照明市場的不斷增長。所有版本的LM-80標(biāo)準(zhǔn)都需要至少6,000小時的LED封裝操作,并且至少每1,000小時記錄一次流明和色度測量。
照明界的另一個關(guān)注點涉及基于LM-80測試期間獲得的有限數(shù)據(jù)集來預(yù)測長期流明維持率和色度偏移的方法。對此,IES于2011年發(fā)布了TM-21,《技術(shù)備忘錄:LED光源的長期流明維護》,并于2019年進行了更新,其中納入了輻射和光子通量投影的預(yù)測;以及TM-35,《技術(shù)備忘錄:長期的投影技術(shù)》。 LED封裝,陣列和模塊的色度坐標(biāo)偏移,也于2019年發(fā)布。
使用LM-80-08和LM-80-15方法收集的數(shù)據(jù)構(gòu)成了由Lynn Davis和Monica Hansen撰寫的DoE報告的基礎(chǔ),該報告于2020年3月發(fā)布,該報告將LED封裝的流明和色度保持作為更新的特征于2015年發(fā)布的一份報告,該報告僅關(guān)注流明維持率。對普通照明應(yīng)用中使用的四種不同的LED封裝類型進行了評估:陶瓷基,聚合物基,板上芯片(COB)和芯片級。總共223個LM-80數(shù)據(jù)集,分別代表領(lǐng)先的LED封裝制造商的產(chǎn)品,分別用于按照TM-21-11和TM-35-19中介紹的協(xié)議來預(yù)測流明維持率和色度漂移。
毫不奇怪,2020年的研究結(jié)果表明,自2015年的研究以來,所有封裝類型的LED封裝壽命都有所改善(早期研究中未包括的芯片級封裝)。在2015年的研究中,約有三分之一的LED封裝預(yù)計使用壽命超過60,000小時(L70)。在2020年的研究中,包裝的L70預(yù)計使用壽命中有96%超過了60,000小時,根據(jù)該報告,聚合物基包裝實現(xiàn)了最大的收益,這歸因于該材料的改進。
但是,主要的興趣點在于投影色度偏移的領(lǐng)域,直到TM-35-19的發(fā)布,任何標(biāo)準(zhǔn)都沒有涉及到。這項研究使用了下表定義的色度偏移模式(CSM),以表征按照LM-80-15協(xié)議測試的觀察到的色度偏移。
穩(wěn)定狀態(tài)下,LED器件的通用CSM和色度方向會發(fā)生變化。資料來源:RTI International了解和控制LED器件的色度變化。經(jīng)許可使用。
2020年研究中包括的四種LED封裝類型中的三種在LM-80測試期間顯示色度偏移,如圖1所示。除COB封裝外,色度轉(zhuǎn)換模式似乎與封裝類型相關(guān),因此無法得出任何結(jié)論。該研究建議進一步研究造成COB封裝色度偏移的機理。
圖1在LM-80測試期間,四種LED封裝類型中的三種顯示出色度偏移。資料來源:美國能源部基于LM-80數(shù)據(jù)的發(fā)光二極管(LED)封裝的流明和色度維持行為。
然后將TM-35-19的方法應(yīng)用于預(yù)測長期色度偏移,并將這些結(jié)果與收集的數(shù)據(jù)進行比較,以預(yù)測偏移的大小和方向。該研究得出的結(jié)論是,TM-35的預(yù)測是合理的,并且在換擋幅度方面通常是保守的,但在換擋方向上卻不夠。這些發(fā)現(xiàn)對于高端環(huán)境(如博物館,飯店,零售商店,甚至是雜貨店)具有重要意義,在這種環(huán)境中,燈光的顏色會影響被照物體的外觀。
從上面的討論中可以看出,LED社區(qū)內(nèi)部仍有許多工作要做,以開發(fā)更好的方法來評估長期色度漂移。同樣重要的是要記住,研究結(jié)果僅基于在受控環(huán)境中針對LED封裝收集的數(shù)據(jù)。將封裝件合并到照明器中以及這些照明器在實際環(huán)境中的運行會引入許多變量,包括由于熱管理不充分而造成的損耗,在惡劣環(huán)境中的運行以及由于紫外線和污垢積累而造成的光損耗,這會影響流明的維護和維護。色度偏移,至今尚未進行評估研究。
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