ANSI/IES TM-21-21 Technical Memorandum：Projecting Long-Term Luminous, Photon, and Radiant Flux Maintenance of LED Light Sources
ANSI/IES TM-21-21 技术备忘录：LED光源长期光通量、光子通量与辐射通量维持率预测

ANSI/IES TM-21-21 标准是为预测 LED光源的长期光输出维持（包括光通量、光子通量和辐射通量）提供指导。LED 因其长寿命而闻名，然而，随着时间的推移，其光输出会逐渐衰减，而不是突然失效（灾难性故障）。这种逐步衰减使得评估 LED 何时不再适合特定应用变得尤为重要。TM-21-21 基于 ANSI/IES LM-80 的数据，提供了一种方法来预测 LED 的实际寿命。
范围与目的
该备忘录具体说明了如何使用 LM-80 数据来预测 LED 的光通量维持，适用于用于普通照明、园艺照明（光子通量）以及其他依赖辐射通量的照明系统。该标准定义了预测的限制和计算方法，提供了工具来估算 LED 的光衰，但其应用仅限于光通量不低于初始值的 70%。
关键术语
1、光通量维持寿命：定义为 LED 光源保持初始输出百分比的时间（以小时计），表示为tp，其中p是剩余光通量的百分比。
例如：L70 表示光通量下降到初始值 70% 时的时间。
2、被测设备（DUT）：指在光通量维持测试中的 LED 封装、阵列或模块。
数据收集和要求
为了预测光通量维持，需要根据 LM-80 标准收集数据。样本数量至少应为 20 个单位，以确保最准确的预测，允许光通量维持预测到测试时长的 6 倍。若样本数量少于 20 个，则预测上限会降低，仅限于测试时长的 5.5 倍。
计算方法
该标准推荐使用基于 LM-80 测试数据的指数曲线拟合法来预测光衰。收集到的数据点进行平均处理，并用于计算光通量维持预测。预测使用的核心方程为：

其中：
Φ(t)是时间t时的光通量，
B是初始光通量常数，
α是衰减速率常数。
通过此公式，任何百分比p对应的光通量维持寿命可以计算为：

衰减速率常数α是通过对 LM-80 数据进行最小二乘曲线拟合得出的，测试通常持续到 10,000 小时。对于更长的测试时长，仅使用最后 5,000 小时的数据进行曲线拟合。
限制和外推
该标准对光通量维持的预测设定了严格的限制：
预测时长的限制：光通量维持的预测时长不得超过已测数据时长的 6 倍（例如，若有 6,000 小时的测试数据，则预测上限为 36,000 小时）。
维持水平的下限：该方法不能用于预测低于初始值 70% 的光通量。这确保了方法在实际应用中的可靠性。
应用场景
TM-21-21 在需要精确控制光输出的行业中至关重要，例如建筑照明、园艺照明以及医疗设备。通过提供标准化的长期性能预测方法，TM-21-21 帮助制造商和用户做出有关产品耐用性和更换周期的明智决策。
局限性
尽管 TM-21-21 提供了可靠的框架，但它也有一些局限性：
1、依赖 LM-80 数据：预测的准确性高度依赖于 LM-80 测试数据的质量和时长。测试时间越长，预测越可靠。
2、样本量敏感性：样本量越小，预测的准确性越低。推荐最少 20 个单位，以减少不确定性。
3、外推不确定性：该方法假设光衰遵循一致的指数模式，但对于某些 LED 技术，随着时间的推移，这种模式可能并不总是适用。
结论
ANSI/IES TM-21-21 标准为预测 LED 长期光输出维持提供了结构化且可靠的方法，确保产品在其可用寿命内符合性能预期。虽然它具有诸多优势，但用户需要意识到其依赖于 LM-80数据的质量，并认识到长期外推固有的局限性。