Introduction

Le flux lumineux est une mesure de la quantité totale de lumière visible émise par une source lumineuse. Il est également communément appelé luminosité ou rendement lumineux. La technologie LED produit généralement plus de lumens que les autres solutions en raison de sa grande efficacité pour transformer l’électricité en lumière. Dans le même temps, l’un des principaux avantages des lampes LED est leur longue durée de vie, qui peut généralement atteindre plus de 100 000 heures (c’est-à-dire L70 > 100 000 heures). Beaucoup de gens ne connaissent pas ce concept et comment nous avons obtenu la durée de vie de 100 000 heures. Par conséquent, il est nécessaire d’étudier les normes de test pertinentes, les méthodes de test et les statistiques de résultats afin que nous puissions approfondir notre compréhension du rendement lumineux et de sa dépréciation qui se réfère à la durée de vie de la solution LED.

Pourquoi prêter attention à la dégradation du rendement lumineux ?

Les projets LED ont des exigences claires sur les paramètres des lampes, tels que la puissance, la distribution de l’intensité lumineuse, la valeur d’intensité maximale, la valeur de l’angle du faisceau, la température de couleur, l’IRC, le CCT, la durée de vie (commutation, maintien du flux lumineux). Alors, comment prouver que vos lampes répondent aux exigences dans tous les aspects ? La IEC a formulé des normes correspondantes pour ces paramètres, à savoir les normes IEC62717 et IEC62722. De plus, il existe également la norme LM-80-08 qui fait référence à la durée de vie, qui teste principalement les puces LED. Outre la durée de vie, cet article n’explique pas trop les autres aspects des deux normes IEC. Dans la plupart des cas, la durée de vie du module LED est beaucoup plus longue que le temps de test réel, de sorte que de nombreux résultats sont projetés sur la base des tests, tels que la durée de vie des puces LED est obtenue en fonction des résultats de LM-80-08 combiné avec le tableau TM21. Cependant, la durée de test maximale définie par IEC62717 et IEC62722 est de 6000 heures, et l’objet de test est constitué de modules LED ou de lampes entières. La norme n’implique pas la méthode spécifique de vérification de la durée de vie, mais les étapes de calcul sont similaires après référence aux articles connexes.

Les normes se réfèrent à la dégradation de la puissance d’éclairage

La IEC 62717 est une norme sur les exigences de performance des lampes LED (modules) pour l’éclairage général, qui est un complément à la IEC 62031 (c’est-à-dire les exigences de sécurité pour les modules LED). La IEC 62717 spécifie principalement les détails du marquage, de la taille, de la puissance, du flux lumineux, de la température de couleur corrélée, de l’indice de rendu des couleurs et de la durée de vie des modules LED. Trois types de modules LED sont couverts dans la norme IEC62717 : module LED avec appareillage de commande intégré, module LED avec moyens de commande intégrés, mais avec appareillage de commande séparé (“semi-ballasté”) et module LED avec appareillage de commande séparé complet.

La norme IEC 62722-2-1:2022 spécifie les exigences de performance, les méthodes d’essai et les conditions pour les lampes LED. Cette norme s’applique aux lampes LED pour l’éclairage général. Le contenu du test est fondamentalement le même que IEC62717, sauf qu’il vise l’ensemble de la lampe au lieu du module LED.

La norme LM-80-08 spécifie la méthode de mesure pour le maintien du flux lumineux, qui ne spécifie aucun autre mode de défaillance des puces LED. De plus, cette méthode ne fait référence qu’aux matrices, modules et packages de LED, et dans la plupart des cas, nous utilisons une seule puce LED pour les tests. Cette méthode décrit la méthode d’essai pour le fonctionnement des sources lumineuses LED dans des conditions contrôlées. Ces sources lumineuses doivent être exploitées sur des équipements auxiliaires externes, visant à obtenir les meilleures données de référence de la dégradation de la puissance lumineuse produite par les puces LED au cours de leur durée de vie. Combiné avec le tableau TM21 d’Energy star, nous pouvons obtenir la courbe de prédiction du flux lumineux lumen des puces LED après 50 000 heures ou plus.

Comment la durée de vie est-elle calculée pour la solution LED ?

L70 est une mesure de la durée de vie des LED et est l’une des cotes les plus importantes que les électriciens, les agents d’achat et les utilisateurs finaux peuvent utiliser pour décider quel luminaire convient le mieux à leurs projets. Selon le département américain de l’énergie, la durée de vie utile (ou durée de vie nominale) est généralement décrite en termes de nombre d’heures de fonctionnement avant qu’un luminaire LED n’émette 70 % de sa puissance lumineuse initiale, après quoi le luminaire doit être entretenu ou remplacé. pour répondre aux exigences d’éclairage spécifiées. Selon cette définition, nous avons trouvé la cote L70 comme définition de la durée de vie des lampes. Intuitivement, nous avons testé 35 puces LED. Après une certaine période d’utilisation (en supposant 50 000 heures), le flux lumineux de ces LED présente différents degrés d’atténuation et leur flux lumineux est normalement distribué, comme le montre la figure ci-dessous. Nous pouvons conclure qu’après 50 000 heures d’utilisation des puces LED, 50 % des puces LED sont au-dessus de 70 % du flux lumineux initial, et le reste est en dessous de 70 %. Puisqu’il s’agit d’une distribution normale, nous pouvons conclure qu’après 50 000 heures, le lumen de la lampe est maintenu à environ 70 %, soit L70 > 50 000 heures.

Ce qui précède est une situation idéale hypothétique, car la durée de vie réelle de la LED est plus longue que cela, et le fabricant et le laboratoire n’ont pas autant d’argent, d’équipement et de main-d’œuvre pour effectuer un test aussi long. La durée actuelle du test principal est de 10 000 heures, 14 000 heures ou 18 000 heures. Grâce à l’ajustement de la courbe, nous pouvons estimer le maintien du flux lumineux des puces/modules LED après 50 000 heures et 10 000 heures, nous pouvons donc en déduire la durée de vie des LED/lampe, comme indiqué dans la figure de gauche ci-dessous.

Exigences de performance spécifiées par 62717

Auparavant, nous avons présenté le contenu du test du LM80 dans un autre article, vous pouvez le vérifier si vous êtes intéressé. Les normes de test 62722 et 62717 sont fondamentalement les mêmes, sauf que la première vise les lampes, tandis que la 62717 vise les modules LED. Comme suit, nous présenterons le contenu du test de 62717 en détail. 62717 En plus du contenu de test ci-dessous se réfère à la durée de vie de la lampe, le contenu de test comprend également la puissance, la distribution de l’intensité lumineuse, la valeur d’intensité maximale, la valeur de l’angle de faisceau, la température de couleur, l’IRC et le CCT, etc.

Entretien du flux lumineux

La durée de vie d’un luminaire LED n’est pas définie uniquement par le point de défaillance brutale. La plupart des lampes ne tomberont pas en panne du tout pendant une période de fonctionnement donnée et leur luminosité diminuera (se dégradera) avec le temps. Par conséquent, la durée de vie des luminaires LED est essentiellement limitée par un flux lumineux LED tombant en dessous d’un niveau minimum prédéfini “x[%]” et une panne soudaine (la panne de l’alimentation de la LED n’est pas prise en compte ici). En plus de la dégradation des LED, la réduction ou la dégradation du flux lumineux peut être due à une défaillance des LED individuelles ou des modules LED. Selon leur conception, ces LED ou modules LED peuvent être intégrés en grand nombre dans les luminaires. La figure ci-dessous montre l’état d’origine, la dégradation et la panne brutale des lampadaires LED dans trois cas.

Les normes IEC 62717 et 62722 en vigueur définissent deux normes de durée de vie « Dégradation progressive du flux lumineux » et « Défaillance brutale du flux lumineux ». Sur cette base, la norme de durée de vie indiquée dans la figure ci-dessous est donnée, mettant en évidence la distinction actuelle entre la durée de vie (LxBy) et la durée de vie médiane (Lx) (selon la définition du calcul de la durée de vie, nous comprenons que Lx est en fait LxB50 ). Les luminaires LED ont une durée de vie et un temps de panne très longs, il n’est donc pas possible de surveiller toute la durée de vie des luminaires LED avant leur mise sur le marché. Au lieu de cela, la surveillance est effectuée sur une période plus courte et les chiffres de durée de vie et de défaillance sont extrapolés par des méthodes définies avec précision.

Dégradation graduelle du rendement lumineux {Durée de vie utile (LxBy), durée de vie utile médiane (Lx)}

La durée de vie utile est basée sur le pourcentage de luminaires/perles affectés par une atténuation accrue du flux lumineux, exprimée en LxBy. L’atténuation admissible du flux lumineux des lampes LED/puces LED pendant leur durée de vie est représentée par la variable “x”, qui fait référence au pourcentage du flux lumineux nominal de la lampe. La valeur typique de “x” est de 70 % ou 80 % (L70 ou L80), indiquant la durée de vie des puces LED/luminaire lorsque la température ambiante d’éclairage est de 25 °C (par exemple, 50 000 heures). LxBy, indique la durée pendant laquelle y% du même type de puces/lampes LED ne peuvent pas fournir au moins x% du flux lumineux initial. La durée de vie médiane Lx (hors By) est en fait basée sur la durée de vie de By = B50. Lx représente également la durée, c’est-à-dire qu’à ce moment, 50% du même type de puces / lampes LED ne peuvent pas fournir au moins x% du flux lumineux initial. N’oubliez pas que la norme By ne dit rien sur le flux lumineux d’un luminaire LED individuel ou sur sa distribution précise.

Dégradation brutale du rendement lumineux (L0Cy)

Le terme Abrupt Failure Value (AFV) indique le pourcentage de luminaires LED qui échouent soudainement avant d’atteindre la durée de vie médiane Lx. Les luminaires LED dans lesquels une seule LED tombe en panne et les luminaires LED dans lesquels un seul des modules LED tombe en panne ne sont pas classés comme des pannes brutales, dont la valeur est exprimée à l’aide de L0Cy. L0 signifie que le même type de puces LED/luminaire donne 0 % de sa puissance lumineuse initiale. “Cy” indique le pourcentage de puces LED/luminaires qui n’émettent plus de lumière par rapport au total. Par exemple, L0C10 reflète le moment où 10 % des puces LED/puces LED n’émettent soudainement plus de lumière, et sa courbe de prédiction de défaillance peut être vue dans la figure Dégradation progressive de la sortie lumineuse et dégradation brutale de la sortie lumineuse. Relativement parlant, la probabilité de défaillance brutale des solutions LED est faible, de sorte que quelques acheteurs et projets nécessitent ce paramètre. En plus de la panne brutale des puces LED, il y a aussi la panne brutale de toute la lampe, ce qui implique la fiabilité du système LED.

Fiabilité du système – L’espérance de vie d’un luminaire à LED est affectée par la fiabilité de tous les composants utilisés dans le système ainsi que par les conditions environnementales dans lesquelles le luminaire sera utilisé. La défaillance d’un composant du luminaire peut entraîner une défaillance brutale de l’ensemble du luminaire. De nombreux facteurs basés sur les composants affectent la fiabilité des systèmes d’éclairage à LED, tels que la qualité de l’alimentation, l’environnement d’utilisation, le niveau de protection structurelle, la qualité de la connexion des LED, etc.

Test d’endurance

Cycle de température Mesure (Test alternatif 1 ou 2 avec 1 K/min)

Par exemple, le module LED du test 2 est placé dans une chambre de test dans laquelle on fait varier la température de ‒10 °C à +50 °C sur une période de 4 h et pour une durée de test de 250 périodes (1 000 h). Et le module LED est monté sur un dissipateur thermique approprié pour atteindre sa température nominale maximale à +50°C de température de la chambre d’essai.

Une période de 4 h consiste en 1 h de maintien sur chaque température extrême et 1 h de temps de transfert (1K/min) entre les températures extrêmes. Le lampadaire LED s’allume et s’éteint pendant 17 min.

Test de commutation d’alimentation

À la tension, au courant ou à la puissance de test, le module LED doit être allumé et éteint pendant 30 secondes chacun. Le nombre de cycles répétés (50 000) est égal à la moitié de la durée de vie nominale médiane Lx en heures. Exemple : si la durée de vie médiane nominale est de 100 000 heures, le nombre de cycles est de 50 000).

Test de durée de fonctionnement accéléré

Le module LED doit fonctionner en continu sans commutation à la tension de test et à une température supérieure de 10K à la température de fonctionnement maximale recommandée, et le temps de fonctionnement est de 1000h. Toute protection thermique qui éteindrait le module LED ou réduirait la puissance lumineuse doit être contournée, comme la protection contre la surchauffe intégrée à l’alimentation LED.

Solution ZGSM avec 62717 et 62722

ZGSM peut fournir divers rapports pour vérifier les paramètres et la durée de vie de la lampe, notamment LM80, TM21, ISTMT, LM79, IEC62717 et IEC62722, etc. Ci-dessous, nous listons différents lampadaires ZGSM, ainsi que les certificats et rapports émis par des tiers.

Sommaire

A travers cet article, nous espérons que chacun a une certaine compréhension de la dégradation du rendement lumineux de la solution LED et de la durée de vie utile correspondante. Nous avons également des explications graphiques sur la façon de prédire la durée de vie des lampes, en espérant que chacun puisse mieux comprendre le principe de la prédiction de la durée de vie. Nous pouvons voir que pour les puces LED, les normes correspondantes sont LM-80-08 et IEC62717. Pour les lampes à LED (telles que les lampadaires et les projecteurs), la norme correspondante est IEC62722. Pour la durée de vie de la solution LED, sa base principale est de tester son taux de maintien du flux lumineux, les trois normes sont impliquées et elle vise principalement la dégradation progressive du rendement lumineux. Les normes IEC62717 et IEC62722 stipulent également la dégradation brutale du rendement lumineux, ainsi que le test de durabilité des puces et lampes LED. De plus, la conception structurelle d’un luminaire LED a un impact significatif sur ses performances et sa durée de vie déclarée, et nous devons comprendre les causes de la dégradation du flux lumineux et de la panne brutale (y compris les spécifications de fonctionnement électriques et thermiques du module LED, la température ambiante dans lequel le luminaire est utilisé, et d’autres environnements de luminaires). La compréhension de ceux-ci par la partie projet peut également l’aider à mieux choisir les lampes appropriées, et il est aussi utile de formuler un plan de maintenance pour son projet d’éclairage.

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