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ルーメン維持率は、LED光源の寿命または有効光出力定格を決定するための最も有用な指標です。白熱電球などの従来の光源とは異なり、LEDは完全に故障することはめったになく、時間の経過とともに徐々に減少しますが、光を発し続けます。[1] ルーメン維持率は、任意の経過動作時間で残っている光束（初期出力のパーセンテージとして表されます）です。ルーメン減価償却は、時間の経過とともに失われる光束であり、ルーメン維持率の補完です。[2]
ルーメン維持率は、新品の光源または照明器具から発せられる光の量と、将来の特定の時点での光出力の量を比較します。たとえば、照明器具が新品のときに 1,000 ルーメンの光を発し、30,000 時間後に 700 ルーメンの光を発している場合、30,000 時間後のルーメン維持率は 70% になります。[3] LED 照明製品の耐用年数の推定値は、通常、光出力が初期レベルの 70% に低下するまでの予想動作時間で示されます (L 70寿命と表記)。[4]このパーセンテージが好まれたのは、調査によると、ほとんどのユーザーは 70% のマークを過ぎてからかなり経ってからでないと光がゆっくりと失われていることに気付かないことがわかっているためです。[1]しかし、多くの照明設計者は、30%の光損失はかなり悪いパフォーマンスであると指摘しており、一部のメーカーはL80、さらにはL90のデータ（つまり、LEDが初期の明るさの10%を失うまでの寿命）を提供することで対応しています。[5]
内腔維持領域を制御する方法はいくつかあります。
- 安定器に直接接続された光受容体を設置し、設定された輝度レベルに基づいてランプへの電圧出力を制御します。
- 調光バラストを、ランプの予想される減価償却に合わせてプログラムされたエネルギー管理システムに直接接続します。エネルギー管理システムは、時間の経過とともに必要な照明レベルを維持するために、必要に応じてバラストの出力を制御します。
- 特定の場所にある光度計を使用して空間内の照明レベルを手動で確認し、照明要件を満たすようにシステムを手動で設定します。[6]
光束維持低下のメカニズム
1 つのメカニズムは、非放射再結合の増加による LED チップの劣化で、これにより放出される光子の総数が減少する。もう 1 つの主なメカニズムは、温度や電気ストレスによる光学部品の劣化である。LED に揮発性有機化合物(VOC) が存在する場合、VOC はガス透過性シリコン レンズと封止材に拡散する可能性がある。VOC はシリコンの分子構造内の自由空間を占有する。LED から放出される高光子エネルギーと接合部温度による熱にさらされると、VOC は蛍光体層を介して LED を変色させ、劣化させ始める。[7]
光束維持基準
IES LM-80
IESNA LM-80 は、エネルギー省 (DOE) が承認した、固体 (LED) 光源、アレイ、モジュールの光束減衰を測定するための試験方法です。[8]照明工学協会( IES) とエネルギー省固体照明規格開発グループは、LM-80 試験基準の作成に協力しました。IESNA LM-80 委員会の委員長は、Vektrex Electronic Systems Inc. の CTO である Jeff Hulett 氏で、同氏は引き続きグループと協力して LM-80 規格の更新と改善に取り組んでいます。2008 年に最初の LM-80 規格がリリースされた後、LM-80 ワーキング グループは 2 つの追加アップデート、LM-80-08 と LM-80-15 をリリースしました。LM-80-15 は、放射、光子、または光束維持を含むように規格を拡張しました。[9]
LM-80 は、LED 電球や照明器具ではなく、無機 LED ベースのパッケージ、アレイ、モジュール用です。主に以下の項目を測定します。
- 異なる温度における光源の光束維持
- 異なる温度での光源の色の維持。
LM-80では、最小テスト期間を6,000時間と規定しており、10,000時間が推奨テスト期間となっています。LM-80では、最低1,000時間ごとにテストを行うことも義務付けられています。[10]
IES TM-21
LM-80 は光束維持率を試験するための標準的な方法を提供していますが、これらの測定期間を超えた保守を予測または外挿するためのガイダンスや推奨事項は提供していません。この追加レベルのガイダンスの必要性は、2011 年に IES が TM-21: LED 光源の光束劣化寿命推定方法を発表したときに対処されました。これは、LM-80 試験期間を超えた LED パッケージ、アレイ、またはモジュールの光束劣化を予測するための IES 推奨の方法です。TM-21 は現在、現実的な動作温度で LED 照明製品の有用な寿命を予測するための標準的な方法です。LM-80 試験が完了すると、結果の測定値を使用して、各試験温度での光束の減価償却曲線を決定します。データは、TM-21 で説明されているように、L70、L80、または L90「光束維持寿命予測」を決定するために使用されます。[10]つまり、LM-80 は試験手順であり、TM-21 は計算手順です。[5]
参考文献
- ^ ab 「LEDの寿命を測定する」。デジタルルーメン。2020年1月27日閲覧。
- ^ 「Cree Xlamp Long-Term Lumen Maintenance」（PDF） Cree.com。Cree Inc. 2013年7月24日閲覧。
- ^ 「LED定格寿命と光束維持寿命の違いを理解する」。2018年3月27日閲覧。
- ^ 「LED ルーメン維持率の評価ガイド」(PDF) 。2013年7 月 24 日閲覧。
- ^ ab 「LED寿命の測定と報告」。Designing Light。2016年5月31日。 2020年1月27日閲覧。
- ^ 「ルーメンメンテナンス」ATeam.LBL.gov . 2015年5月28日閲覧。
- ^ Lall, Pradeep; Zhang, Hao; Davis, J. Lynn (2015-05-26). 「汚染物質が存在する高温環境での動作中の発光ダイオードの故障メカニズムと色安定性」OSTI 1212875。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です - ^ 「LEDを評価するためのLM-80の理解」EE Times 。 2017年8月22日閲覧。
- ^ "LM-80 テスト ソリューション - Vektrex".ベクトレックス。2017 年 8 月 22 日に取得。
- ^ ab enLIGHTens、EYE (2015-07-22)。「LM-80を理解する：LED光源の光束維持率の測定」EYE Lighting 。2020年1月27日閲覧。