LED燈概說(二)-使用壽命之品質特性

一般消費者對於LED燈產品的可靠度、品質可能無法細部的評估與瞭解，建議由品質發展歷程的各個面向加以評估。

1.由品質是習慣造成的面向考量：這一點是品質管理課題上最終的述求。製造地、產地，這是許多消費者於購買商品時主要關切的問題之一，其實是有一定道理的，不同地區、國情的人生活方式不同、觀念不同、習慣不同、工作態度不同，對工作所產生的品質自然不同，這方面的考慮雖不是絕對的，於大數的思考原則其實還是有一定的可信度。個人堅信台灣還是有很多尤如堅持傳統精神製造醬油、芝麻油的專業工作者於各行各業持續的堅持，所以“台灣製”還是個人身為台灣人首選之一。

2.由品質是設計產生的面向考量：熱、溫度，是影響LED燈(元件)使用壽命及光衰的主要因素，其實連整個電源整流電路的電子元件的使用壽命都會受到熱(及溫度)的影響(註1)；LED燈降低熱、溫度的方向大致有3種作法，

(1).增加散熱設計：利用材料熱傳導數速率(金屬>陶瓷>塑膠，鋁基板>FR4)，增加散熱機構的散熱面積，增加散熱機構的與環境的熱對流效應，散熱機構表面處理增加對環境熱幅射的效應等，這方面消費者是可由整體外觀直接評估的，

(2).減少熱阻設計：LED元件所產生的熱要如何最直接有效的由組成機構傳遞到外部是各LED燈廠商一直努力的方向也是LED燈使用壽命的關鍵所在，這方面牽涉到比較多的創新設計及技術開發的投入，這方面資訊除非廠商說明，消費者是比較難由外觀上評估的，但確是LED燈使用壽命及專利技術的重點之一，

(3).選用較高發光效率LED元件：同樣1w的電力能轉換成多少流明的光通量，當光通量越高時意含單位電力於熱的耗損越少。目前業界的標準設計是100流明/1w，但亦有採用較高成本120流明/1w的設計，這方面消費者是可由包裝標示或說明直接評估的。(註2)

3.由品質是製造、檢驗出來的面向考量：基於對品質管理的經驗，如果是以一般商品的製程要製造符合AEC Q400 Zero defect的產品或未經過完整的設計輸入、審查及驗證程序要穩定製造符合要求品質的產品，個人是很難相信的。但如果是生產背光模組壞掉一顆LED燈珠需賠償一台電視機的廠商，與其相同的入料篩選及製程管制所製造的LED燈，其品質的可信度就相當的高，因這其中還包括廠商的“品質是習慣造成的面向”(註3)，所以製造廠商的背景亦可作為消費者考慮的因素之一。

4.品質是可比較、感覺出來的：觀察產品DEMO及週遭已使用的產品，聽取已使用者的評論，詢問銷售者銷售、使用的狀況，雖然是依個人直觀感覺而定，但銷售者本身也有採用(好到連自己都要用)，且有各種使用心得及建議，這一點亦可作為消費者考慮的因素之一，或是採買一，二個試用看看(有遇到過一消費者自行購買不同貨源的LED T8燈管作光衰比較試驗；當其時所購買“台灣製”的燈管比較耐用)。

以上，如果LED燈的光源模組、電源供應器及組成機構於設計、選材、用料及製程管制上都達到品質要求，LED燈要達到數萬小時的使用壽命是很正常的。(註4)

註1:參考國際標準對於電子元件的耐用性測試(Endurance)(例IEC 61248(電感器),IEC 60384(電容器),IEC 60115(電阻器)等)或壽命測試(Life)(例MIL-STD-202 Method 108A, MIL-STD-750 4.4, MIL-STD-883 METHOD 1005.8等)都有規定所測試的高溫環境溫度。另參考MIL-HDBK-217,IEC 61709, IEC TR 62380等國際標準其溫度為各類電子元件可靠度預估的壽命加速因子之一；所以當溫度超過電子元件所容許的上限溫度時將會加速該元件的失效、使用壽命減短。電源供應器的電子元件壽命不只是是受到溫度影響，有些還會受到電壓、電流或使用頻率相當程度的影響(如鋁電解電容器、電感器等)及設計負載條件等因素的影響(有無減額定(de-rating)或安全裕度設計；如果是Design for cost, Design for margin，於長時間滿載或過載條件下使用當然會減短使用壽命)。

註2:LED燈大致是由3個部份所組成，光源模組、電源供應器及組成機構所構成，LED燈的使用壽命是受到這三面的影響，即使一般不會發生失效的組成機構其實亦扮演著左右LED燈使用壽命的主要因素之一。

註3:品質管理程序本就是依據實際作業制訂，也就是實際品質管理、管制所習慣的思考模式及作業方式具體的表達並呈現於產品品質。

註4:一般電子元件的耐久性或壽命試驗大都採取固定時間截尾的試驗方法，被抽樣試驗樣品的失效時間大都是依據間隔時間所量測每個DUT的品質特性衰減的趨勢迴歸計算得到，再檢定失效分佈所適配的概率分佈模型(指數分佈、對數常態分佈、韋伯分佈…)，再以該概率分佈模型推估(定)其平均失效時間(MTBF/MTTF)，所謂的使用壽命就是這樣試驗計算得到的，或再以區間推定其信賴下限所計算的時間就是作為保固期的參考依據(保固期是綜合銷售策略及售價、成本所考量的)，所以使用壽命是發生失效的機率，其有可能發生的比所推算的時間早或晚只是機率的多少，所以有很多人認為買東西需要運氣。(品質管制的目的就是要求品質特性變異要小、管制界限要窄、偏移程度要小、製程能力指數要高，使品質特性較為集中、較符合設計的要求，這樣大家買東西的運氣就會差不多了。)

而評估LED的壽命業界很多是引用、參照IES LM-80-08這份標準執行測試，其推算的模式則參照IES TM-21-11這份標準，以L₇₀(hours,70%流明維持率的時間)或L₅₀(hours,50%流明維持率的時間)作為LED壽命的品質特性，美國的能源之星(Energy Star)並已將TM-21的計算制式成MS-Excel檔(tm-21calculator)供下載使用。