قراءة أساسية لصناعة الإضاءة: ما هي المدة الفعلية لعمر مصابيح LED؟

حظيت مصابيح LED باهتمام واسع النطاق واستخدامات متعددة بفضل عمرها التشغيلي الطويل. لكن، ما هي المدة التي يمكن أن تدوم فيها مصابيح LED فعليًّا؟ هذا سؤال يتطلب أساليب اختبار علمية وتقارير موحدة للإجابة عليه. وفي صناعة الإضاءة الحديثة، يتم تقييم العمر التشغيلي لمصابيح LED بشكل أساسي من خلال ثلاثة تقارير رئيسية هي: LM-80 و TM-21 و LxxByy. وتقدم هذه التقارير، على التوالي، بيانات عن معدل الحفاظ على السطوع لرقائق LED، وتوقعات العمر الافتراضي، ومتطلبات العمر الافتراضي الواردة في مواصفات المناقصة.

LM-80 هو معيار وضعته جمعية هندسة الإضاءة (IES)، ويُستخدم بشكل أساسي لاختبار الحفاظ على اللومن في حزم أو وحدات أو مصفوفات مصابيح LED.

الغرض الرئيسي من معيار LM-80 هو توفير بيانات حول انخفاض اللومن في رقائق LED في ظل درجات حرارة وتيارات متغيرة، مما يوفر معلومات أساسية للتنبؤ بالعمر الافتراضي لمنتجات LED. ويُستخدم هذا التقرير عادةً في شهادات كفاءة الطاقة، مثل شهادتي ENERGY STAR وDLC في سوق أمريكا الشمالية.

طريقة الاختبار:

• شروط الاختبار: يجب إجراء اختبار LM-80 في غرفة لا يقل حجمها عن ثلاث درجات حرارة مختلفة (عادةً ما تكون 55 درجة مئوية و85 درجة مئوية ودرجة حرارة يحددها المصنع، مثل 105 درجة مئوية)، مع الحفاظ على تيار تشغيل ثابت لمصابيح LED.
• مدة الاختبار: يجب أن تستمر الاختبارات لمدة لا تقل عن 6,000 ساعة، مع تسجيل البيانات كل 1,000 ساعة. وللحصول على تنبؤات أكثر دقة، يُوصى بتمديد مدة الاختبار إلى 10,000 ساعة.
• الحفاظ على التدفق الضوئي: تُظهر نتائج الاختبار منحنى تضاؤل التدفق الضوئي بمرور الوقت، مما يشير إلى ثبات التدفق الضوئي في نقاط زمنية مختلفة لمصدر الضوء LED.

محتوى تقرير الاختبار:

• منحنى تضاؤل التدفق الضوئي: منحنى انخفاض التدفق الضوئي في كل حالة من حالات درجة الحرارة، مما يوضح التغيرات في التدفق الضوئي.
• بيانات اختلاف الألوان: التغيرات في فرق اللون بين 6000 ساعة و0 ساعة لمصباح LED، لتقييم انحراف اللون.
• معايير القبول: يجب أن تتوافق كمية العينة، وفرق اللون، ومعدل التلف، والمقاييس الأخرى مع متطلبات الاعتماد.

من خلال تقارير اختبار LM-80، يمكن للشركات المصنعة تقديم بيانات حول الحفاظ على الإضاءة (اللومن) لحزم مصابيح LED في ظل ظروف متنوعة؛ إلا أن ذلك لا يؤدي بشكل مباشر إلى تقدير العمر الافتراضي لمصابيح LED. وبالتالي، فقد أدخلت الصناعة TM-21 معيار لاستقراء العمر الافتراضي استنادًا إلى بيانات LM-80.

TM-21 هو معيار لتقدير العمر الافتراضي لمصابيح LED يستند إلى بيانات LM-80، وقد نشرته IES في عام 2011. ويتمثل الغرض الأساسي منه في تقدير العمر الافتراضي لمصادر الإضاءة LED أو وحدات الإضاءة الكاملة من خلال الاستقراء من بيانات انخفاض اللومن الواردة في LM-80. وتلعب المواصفة TM-21 دورًا حاسمًا في تقييم العمر الافتراضي لحزم ووحدات LED، لا سيما عندما تكون هناك حاجة إلى تنبؤات طويلة الأجل بشأن العمر الافتراضي لوحدات الإضاءة LED.

طريقة الاختبار:

• مصدر البيانات: يستخدم المعيار TM-21 بيانات الحفاظ على اللومن المستمدة من نتائج اختبار LM-80، مع اللجوء إلى النمذجة الرياضية لاستقراء وتوقع اتجاه انخفاض اللومن لمصادر الإضاءة LED في ظل ظروف محددة.
• معالجة البيانات: يُوحِّد المعيار TM-21 التدفق الضوئي لكل إعداد من إعدادات درجة الحرارة والتيار، حيث يحدد التدفق الضوئي الأولي بقيمة 1 (100%)، ويحسب القيمة المتوسطة لكل نقطة اختبار.
• حجم العينة: الحجم الموصى به للعينة هو 20 يُنصح بذلك، حيث تؤدي زيادة حجم العينة إلى تحسين دقة التنبؤ.
• طريقة الاستقراء: في حين تنص معايير LM-80 على مدة اختبار تبلغ 6,000 ساعة، يمكن لمعايير TM-21 استقراء هذه المدة إلى ستة أضعاف مدة الاختبار, ، أي 36,000 ساعة. وبالنسبة لاختبار مدته 10,000 ساعة، يمتد الاستقراء إلى 60,000 ساعة.

محتويات التقرير:

• نتائج الاستقراء على مدى العمر: على سبيل المثال، يُعد العمر الافتراضي L70 (النقطة التي ينخفض عندها التدفق الضوئي إلى 70% من قيمته الأولية) مقياسًا شائعًا لقياس العمر الافتراضي.
• تحليل تأثير درجة الحرارة: بناءً على درجة الحرارة الفعلية لتشغيل مصابيح LED، فإن معادلة أرهينيوس يُستخدم لتعديل منحنى انخفاض اللومن عند درجات حرارة مختلفة.
• الأسواق المستهدفة: يُستخدم الطراز TM-21 على نطاق واسع في الأسواق العالمية، ولا سيما في أمريكا الشمالية،, أوروبا, ، و منطقة آسيا والمحيط الهادئ, ، حيث يُعد وثيقة أساسية في عمليات المناقصات الخاصة بمشاريع متنوعة.

يجعل تقرير TM-21 توقعات العمر الافتراضي لمصابيح LED أكثر معقولية وقابلية للتطبيق، لا سيما خلال مرحلتي التصميم والإنتاج، حيث يمكن تحسين عمر المنتج وفقًا لدرجة حرارة المصباح وظروفه الحالية.

بالإضافة إلى معياري LM-80 وTM-21، هناك طريقة أخرى شائعة لتقييم العمر الافتراضي لمصابيح LED وهي LxxByy المقياس. يهدف هذا التقرير في المقام الأول إلى تحديد النسبة المئوية المحددة لانخفاض التدفق الضوئي، وهي تُستخدم عادةً لإثبات أداء مصابيح LED بعد مرور فترة زمنية محددة. ويُشار إليها عادةً بالصيغة ‘Lxx Byy @ zz,000 ساعة’.

تعريف LxxByy:

• Lxx: يشير إلى الوقت الذي يظل فيه التدفق الضوئي لمصباح LED عند xx% من قيمته الأولية. على سبيل المثال، يشير الرمز L70 إلى الوقت الذي يظل فيه التدفق الضوئي عند 70%.
• بقلم: تمثل النسبة المئوية (yy%) لمصابيح LED داخل وحدة الإضاءة التي لا تحقق معدل الحفاظ على Lxx. على سبيل المثال، يشير الرمز B10 إلى أن 10% من مصادر الإضاءة LED لا تحقق معدل الحفاظ على التدفق الضوئي البالغ 70%.
• الإطار الزمني: عادةً ما يرتبط مؤشر LxxByy بفترات زمنية محددة (مثل 50,000 ساعة أو 100,000 ساعة) لإظهار أداء انخفاض اللومن لمصدر الضوء LED خلال فترة التشغيل الطويلة.

محتوى التقرير:

• بيانات مدى الحياة: توضح تقارير LxxByy عمومًا معدل الحفاظ على اللومن لمصابيح LED بعد فترات زمنية محددة، مما يوفر للعملاء فهمًا واضحًا لعمر مصابيح LED أثناء مرحلة المناقصة الخاصة بالمشروع.
• سيناريوهات الاستخدام: أصبحت طريقة LxxByy طريقة تقييم موحدة في العديد من المناقصات الدولية، لا سيما بالنسبة للمشاريع الضخمة مثل الإضاءة الحضرية، وإضاءة الملاعب، والإضاءة الصناعية.

يُكمّل تقرير LxxByy الثغرات الموجودة في تقييم العمر الافتراضي لمصابيح LED التي تتناولها معايير LM-80 وTM-21، مما يسهّل إثبات الحفاظ على اللومن في المصابيح بشكل أكثر فعالية أثناء التشغيل لفترات طويلة ضمن المشاريع.

يعتمد تقييم العمر الافتراضي لمصابيح LED على ثلاثة تقارير: LM-80 وTM-21 وLxxByy. LM-80 توفر بيانات أساسية عن مصابيح LED من خلال اختبارات الحفاظ على اللومن على المدى الطويل. TM-21 تستند إلى بيانات LM-80 لتقديم توقعات أكثر موثوقية بشأن العمر الافتراضي، في حين أن LxxByy يتيح هذا التقرير للعملاء فهم مستويات الحفاظ على اللومن في مصابيح LED بوضوح. وتجعل هذه التقارير الثلاثة تقييم العمر الافتراضي لمصابيح LED أكثر علمية وقابلية للتنبؤ، مما يساعد المصنعين والعملاء على فهم أداء المنتج بشكل أفضل وتعزيز قدرتهم التنافسية في السوق.