에너지스타 시험항목, LM-80에 대해 알아보자

에너지스타 시험항목, LM-80에 대해 알아보자

국내 LED시장이 협소한 관계로 현재 몇몇 국내 LED업체들이 미국시장에 진출하기 위해 에너지스타인증을 취득하려고 노력중인 것으로 알고 있다.

하지만 생각과는 달리 에너지스타 인증마크 취득은 그렇게 호락호락하지 않은 것도 사실인 것 같다.


여러 가지 난관이 있지만 그 중에 하나가 LM-80, 광속유지율 시험이다.


국내인증에서는 광속유지율이 2000시간이지만 LM-80에서는 6000시간이라서 아주 긴 시간을 규정해 놓고 있다.


긴 시간이긴 하지만 소비자나 수요처 입장에서는 실제의 광속유지율을 예측하기에는 적합한 시험이라고 할 수 있다. 이번 시간에는 LM-80규격의 내용을 소개하고자 한다. 

LM-80의 주요 내용

* LM-80의 적용범위

   
: LED package, array, module의 광속유지율 측정을 다룬다.

* LED light source

   
: 드라이버에 의해 구동되는 LED Package, array, module

* 정격광속유지수명(LP)

    
- L70 : 70%의 광속 유지시간

    
- L50 : 50%의 광속 유지시간

* 케이스온도(Ts)

   
: package 제조자가 정한 LED light source package 위의 온도커플 부착위치의 온도

*  시험 전처리 조건

    
- 일반사항 

작동 전에 source의 handling mark를 제거하고 제조자의 취급주의 사항을 지켜야 됨.

 

예를 들면 ESD, electrostatic discharge가 있음

    
- LED unit marking

*  각 LED light source는 시험 중 식별이 되어야 함.

* 식별표시는 각 유니트에 표시하거나 시험 랙에 표시를 함.

* 표시수단으로는 바코딩, 세라믹 잉크 마킹, 고온에서 견딜 수 있는 매직 등으로 한다.

    
- 샘플 선택

샘플선택은 시험의 질이 샘플링 방법, 샘플의 크기, 시험조건이나 다른 여건에 따라서 달라지기 때문에 매우 중요함.

샘플링방법과 샘플크기는 리포트에 기록되어야 함.

     
- 환경조건

① 진동 : 램프는 시험 중 과도한 진동이나 충격이 있으면 안 됨.

② 온도와 습도 : LED light source는 시험 시 같은 드라이브 전류로최소 3개의 케이스온도(Ts)에서 한다.

③ 3개의 케이스온도(Ts) : 55℃, 85℃, 제조자에 의해 선택된 온도

 

제조자에 의해 선택된 케이스온도와 드라이브전류는 시판 시 제품에 적용되는 기대치와 권장된 동작온도 범위 내에 속해야 함.

 

수명시험 중 케이스 온도는 -2℃, 주위온도는 케이스온도의 -5℃ 이내의 범위를 유지해야 함.

습도는 65% 이하로 유지되어야 함

 

④ Airflow : 공기흐름은 최소화되어야 함.

 

⑤ operating orientation and LED spacing 

 

LED light source의 operating orientation은 제조자에 의해 지정되어야 한다.

 

일반적으로 LED의 경우에는 반도체이기 때문에 orientation이 LED light source에 영향을 미치지 않지만 히트싱크와 열처리에 따른 공기대류에 영향을 받을 수도 있

 

음. 유닛은 각 시험샘플주위에 대류가 되도록 배치해야 함.

전기적, 열적 조건

- 입력전압과 전류 

: 입력전압은 드라이브의 정격전압과 정격주파수에 맞춰 인가한다. 직류를 사용할 때는 DC리플 전압은 출력 직류전압의 2%를 넘으면 안 됨.

- 선간전압파형 : 공급전원은 Harmonic distortion이 3%를 넘으면 안 됨

- 입력전류

     : 입력전류는 모니터링 되어야하고 수명시험중에는 정격 rms의 ±3%이내이어야 하고 광특성 중에는 정격 rms의 ±0.5%이내이어야 함

- 드라이버를 포함하는 보조장치

     : 외부드라이버는 제조자의 가이드에 일치하는 것을 사용해야함

- 케이스온도

- 온도커플은 special type(0.4%)을 써야함. 케이스온도 Ts는 LED 유니트 상의 제조자가 지정한 포인트(온도커플 부착 포인트)에 온도커플을 부착하여 시험한다. 제조자가 추천하는 히트싱크가 사용되어야 함.

시험 및 측정절차

① 수명시험 중 경과된 동작시간의 정확한 기록은 아주 중요함. 모든 장비의 교정은 제조자 스펙에 따라서 교정이 되어있어야 함. 경과된 시간에 대한 오차는 ±0.5%임.

 

② 광특성 측정 : 광속은 수명시험 중에 사용된 드라이브 전류에서 측정한다. 이상적으로 초기 드라이브전류를 세팅 할 때는 제조자 리플릿에 나오는 정격광속을 결정하는 드라이브 전류 값으로 한다. 많은 조명기구에서 색의 안정성이 중요한 요소기 때문에 색좌표 (chromaticity)값을 결정해야 함. 분광계(spectroradiometer)를 사용하여 total spectral radiant flux를 측정하여 광속 및 색좌표를 결정해야 한다.

 

③ 광특성 측정온도 : 광속과 색도측정 시 주위온도는 25±2℃이어야 함. 시험 내내 주위온도는 각각의 광특성 측정치와 함께 시험성적서에 기록되어야 함. 측정 전에 LED 광원은 주위온도로 식혀야 함.

광속유지율 시험방법

① 광속유지 시험기간과 간격 : 환경조건에서 기술된 주위온도에서 각 유닛은 6000시간 동안 시험을 하고 매 1000시간마다 데이터 수집을 한다.

 

② 동작 사이클 : 드라이브와 모듈은 정전류로 구동되어야 함. 구동방법은 리포트에 기술되어야 함

 

③ 기록실패 : 육안관찰이나 자동 모니터링장치를 통해 LED light source의 실패를 조사해야 되는데 이는 LED light source의 문제인지 아니면 보조장치나 전기적 연결의 부적절한 동작에 기인하는지 판단하기 위함임. 급작스러운 LED light source의 실패는 시험성적서에 기록되어야 함.

 

④ 색좌표 : 각 광특성 측정 기간 동안 색도위치(chromaticity shift)를 측정함

보고서 기재사항

1. 시험된 LED light source의 숫자

 

2. LED light source에 대한 기술

 

3. 보조장비에 대한 기술

 

4. 동작 사이클

 

5. 공기흐름, 온도, 상대습도를 포함하는 주위조건

 

6. 케이스온도(시험포인트 온도)

 

7. 수명시험중 LED light source의 구동전류

 

8. 광도측정 전류에서의 초기 광속과 forward voltage.

 

9. 모든 LED light source에 대한 중간 값, 표준편차, 최소/최대 광속유지 값과 더불어 각자의  LED light source에 대한 광속유지 데이터

 

10. 실패조건과 실패시간을 포함한 LED light source실패에 대한 관찰

 

11. LED light source의 모니터링 간격

 

12.광특성측정 불확도

 

13.측정시간동안의 색좌표(chromaticity shift)

김재희 센터장  한국산업기술시험원 전자부품센터

 

Source : Popsign