در استانداردهای مهندسی برای هر مکان، با توجه به نوع فعالیت و کاربری آن، میزان شدت روشنایی موردنیاز متفاوت است. از این رو، بر طبق آزمایشات صورت گرفته، به تفکیک کاربریهای مختلف، استانداردهایی برای معرفی حداقل و حداکثر شدت روشنایی و نیز تعیین طول عمر مفید سیستمهای روشنایی مشخص شده است. اکنون میخواهیم به معرفی یکی از این استانداردها، یعنی استاندارد TM-21 بپردازیم. این مقاله فرایند توسعه TM-21 را ارائه داده و نحوه و زمان استفاده از روش برونیابی مادامالعمر را برای رسیدن به برآوردهای منطقی و مفید توضیح میدهد. با ما تا انتها همراه باشید.
بررسی گزارش تست استاندارد TM-21 با استفاده از گزارش LM-80
در سال 2011، انجمن مهندسی روشنکننده (IES) دستورالعملهای TM-21 با عنوان “روش تخمین طول عمر تخریب لومن برای منابع نور LED” را منتشر کرد. استاندارد TM-21 روش پیشنهادی IES برای پیشبینی استهلاک لومن بسته، آرایه یا ماژول بر اساس دادههای جمعآوری شده مطابق LM-80 است. جامعه روشنایی انتظار دارد که TM-21 ، به روشی استاندارد برای پیشبینی عمر مفید محصول نورپردازی LED در دمای عملیاتی واقعی تبدیل شود.
همه ما با ویژگیهای طولانی مدت فناوری LED که گاهی بسیار واقعی اما گاهی مخدوش به نظر میرسد، آشنا هستیم. مهمترین آنها، پتانسیل طول عمر بسیار طولانی است که به انتخاب جذاب طراحی، کمک میکند.
این ترفند، نحوه سنجش یا برآورد این طول عمر بوده است و همچنان ادامه دارد تا کاربران را از قابلیت اطمینان (عمر) این فناوری در مقایسه با سایر گزینهها مطمئن کند. ما همچنین درک میکنیم که قابلیت اطمینان کلی یک لامپ LED، میتواند تحت تأثیر قابلیت اطمینان اجزای محصول (راننده ، لنز و غیره) قرار گیرد و باید در برآورد مادامالعمر در نظر گرفته شود.
LEDها سوختگی رشتهای ندارند که به راحتی پایان عمر را اعلام میکند. علاوه بر این، توسعه سریع فناوری و تمایل به عرضه به موقع محصولات به بازار، اجازه نمیدهد تا آزمایش واقعی عمر طولانی مدت (40،000 یا حتی 65،000 ساعت) را مورد آزمایش قرار دهیم. در نتیجه، صنعت تعریفی از پایان عمر مفید یک LED را به عنوان نقطهای پذیرفته است که دیگر سطح مشخصی از خروجی نور را ارائه نمیدهد.
سرانجام، عمر و عملکرد محصولات نورپردازی LED بستگی زیادی به گرمای اضافی حفظ شده در دیود دارد. به همین دلیل است که LEDها نیاز به آزمایش در دماهای متعدد دارند. به طوری که وقتی منبع در یک چراغ نصب میشود، میتوان دمای عملیاتی واقعی آن را اندازهگیری کرد و استهلاک لومن محصول را به دست آورد.
بنابراین، برای خدمت به صنعت روشنایی حالت جامد، IES اقدام به توسعه آزمایشهای مناسب برای استفاده در رتبهبندی طول عمر محصول LED کرد. نیاز اولیه اندازهگیری تخریب لومن اصلی، اجزای منبع LED بود که توسط یک ماژول بسته یا آرایهای از دیودها مشخص شد و این به شکل LM-80 آمد. نکته مهم این است که LM-80 فقط نحوه اندازهگیری استهلاک لومن را تا حداقل 6000 ساعت مشخص میکند (اما آزمایش را تا 10000 ساعت یا بیشتر توصیه میکند). بنابراین در اینجا استاندارد TM-21 وارد میشود.
استاندارد TM-21 چیست؟
گروه کاری TM-21 (WG) به عنوان بخشی از IES برای توسعه روش پیشبینی استهلاک لومن تشکیل شد و سه سال را صرف بررسی گزینهها کرد. WG گزینههای پیشبینی را با تجزیه و تحلیل مدلهای ریاضی و مبتنی بر مهندسی ارزیابی کرد، تا تناسب استهلاک موثرتر و روش پیشبینی مفید ارائه شود.
این تجزیه و تحلیل نشان داد که روند استهلاک لومن LED اغلب پس از 6000 ساعت تغییر میکند و هیچ رویکرد قابل اعتماد و سازگاری برای پیشبینی چنین روندهایی از نقاط داده 6000 ساعته وجود ندارد. حتی یک جریان 10000 ساعته از دادهها اغلب برای ارائه اطمینان آماری محکم، در برونیابی منحنی پوسیدگی به تعداد زیاد مانند 35000 ساعت، کافی نیست.
استاندارد TM-21 چه چیزی را ارائه میدهد؟
آنچه استاندارد TM-21 ارائه میدهد، پیشبینی نگهداری لومن منبع LED (بسته/آرایه/ماژول) بر اساس دادههای جمعآوری شده مطابق LM-80 است. این اطلاعات پیشبینی میتواند برای تخریب لومن مورد انتظار منبع نور به عنوان بخشی از یک سیستم کامل (ثابت) مورد استفاده قرار گیرد.
TM-21 از تمام دادههای ارائه شده در قالب آزمایش LM-80 استفاده میکند. LM-80 به 6000 ساعت داده با افزایش 1000 ساعته نیاز دارد، اما TM-21 WG تعیین میکند که جریان طولانیتر دادهها و دادههای گرفته شده در فواصل کوتاهتر (کمتر از 1000 ساعت) تخمین بهتری را ارائه دهد. این روش ابتدا دادههای ارائه شده را در 1 ساعت به 100درصد عادی تبدیل کرده و به طور متوسط هر نقطه را برای همه نمونههای دستگاه با توجه به هر شرایط آزمایش (دما) محاسبه میکند.
استاندارد TM-21 همچنین اندازه نمونه پیشنهادی 20 بسته LED، آرایه یا ماژول را ارائه میدهد. بر اساس ارزیابی عدم قطعیت اندازهگیری در اندازههای مختلف نمونه، حجم نمونه بزرگتر (30) عدم اطمینان را به میزان قابل توجهی افزایش نمیدهد و اندازه کوچکتر (10) عدم قطعیت برآورد تخریب را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد.
داده های بعدی تمایل دارند منحنی پوسیدگی مشخصی را که مورد توجه است نشان دهند. بنابراین برای حداقل 6000 ساعت داده و حداکثر 10000 ساعت، TM-21 برازش منحنی را در 5000 ساعت گذشته دادههای جمع آوری شده، اعمال میکند. برای دادههای جمعآوری شده بیش از 10000 ساعت، TM-21 از نیمه آخر دادهها استفاده میکند.
این فرآیند میتواند هر سطح نور خروجی مشخص شده توسط کاربر (یعنی L70 یا L50) را در خود جای دهد. اگر در طول آزمایش LM-80 به میزان خروجی نور مطلوب برسید، آن مقدار زمان گزارش میشود.
WG 40 مجموعه داده را برای تعیین عدم قطعیت مدل و ارتباط آن با محدودههای پیشبینی، تجزیه و تحلیل میکند.
محدودیتهای پیشنهاد شده برای برونیابی
- برای اندازه نمونه 20 واحد، حداکثر پیشبینی = 6 duration مدت زمان آزمایش
- برای اندازه نمونه فقط 10 واحد، حداکثر پیشبینی = 5.5 × مدت زمان آزمایش
استاندارد TM-21 همچنین بین خطوط منحنی دادههای آزمایش، برای تعیین ویژگیهای تخریب واقعی محصول که هنگام نصب در یک دستگاه که شرایط گرمایش تغییر میکند، به کار میرود. هنگامی که دمای اندازهگیری شده در داخل دمای آزمایش LM-80 (55 درجه سانتیگراد، 85 درجه سانتیگراد و سازنده انتخاب شده) باشد، TM-21 استفاده از معادله آرنیوس را برای قرار دادن بین دمای آزمایش تجویز میکند. رابطه آرنیوس، اثر دما را بر ثابتهای پوسیدگی نشان میدهد که برای LED های وابسته به دما بسیار مهم است.
در طول توسعه این روش، مشخص شد که داده های محدود 6000 ساعته میتوانند نتایج ریاضی تولید کنند که لزوما منطقی یا باورپذیر نیستند. به عنوان مثال، منحنیهای تاخیری مسطح یا افزایش یافته، برای محصولات LED غیرمنطقی خواهد بود. بدیهی است که محدودیتهای منطقی در پیشبینیها مورد نیاز است.
سخن آخر
در این مقاله خواندیم که استاندارد TM-21 نتیجه تجزیه و تحلیل گسترده است و یک روش واقعبینانه برای پیشبینی نگهداری لومن بستههای LED، آرایهها و ماژولها در شرایط عملیاتی واقعی ارائه میدهد. در نتیجه انتظار میرود استاندارد TM-21 به عنوان بخشی از مستندات مورد نیاز عملکرد خود، مورد استفاده گسترده سازمانها و گواهینامههای برنامه قرار گیرد.
حال تولیدی تجهیزات نورپردازی رایان نور، با سالها سابقه در زمینه طراحی و تولید انواع LED و سیستمهای نورپردازی و روشنایی برای جلب رضایت تمام مشتریان و پاسخ به نیاز روز افزون بازار آماده خدمتگذاری به همه شما عزیزان است. لذا برای کسب اطلاع و خرید محصولات با کیفیت از وب سایت رایان نور، میتوانید با کارشناسان ما در این فروشگاه و یا از طریق پیج اینستاگرام تماس حاصل فرمایید.