Im Gegensatz zu vielen anderen Halbleiterbauelementen haben LEDs eine begrenzte Lebensdauer oder Lebensdauer.
Die LED-Lebensdauer oder LED-Lebensdauer ist nicht unendlich und die Leistung lässt mit der Zeit nach, wenn die Lichtstärke allmählich abnimmt.
Angesichts ihrer langen Lebensdauer gelten LEDs als zuverlässige Lichtquellen, sowohl als Blinker als auch für die Beleuchtung, aber ihre Lebensdauer sowie andere Faktoren wie Ausfälle und die MTBF müssen berücksichtigt werden, wenn sie in jedem Design verwendet werden.
LED-MTBF
Für jede Komponente oder jedes System ist die MTBF die mittlere Zeit zwischen Ausfällen. Die MTBF ist die verstrichene Zeit, die zwischen inhärenten Ausfällen einer Komponente oder eines Systems während ihres Betriebs vorhergesagt wird.
Die MTBF ist eine Berechnungsgröße für die Zuverlässigkeit von Betriebsmitteln. Um die MTBF der Geräte berechnen zu können, ist es notwendig die MTBF der einzelnen Komponenten zu kennen, hier zB die LED MTBF.
Die Ausfallrate für eine Komponente und die MTBF sind miteinander verknüpft. MTBF kann als Kehrwert der Ausfallrate berechnet werden, wenn angenommen wird, dass es eine konstante Ausfallrate gibt, was als Annahme erster Ordnung nicht unvernünftig ist.
Die MTBF-Werte werden oft in den Datenblättern der Hersteller angegeben. Die MTBF kann jedoch erheblich reduziert werden, indem die Komponenten nahe an ihren Nenngrenzen betrieben werden. Auch aggressive Umgebungen wie hohe Temperaturen und Vibrationen reduzieren die MTBF.
Wenn sie jedoch innerhalb ihrer Grenzen betrieben werden, haben die LED-Lampen eine lange Lebensdauer und fallen nicht sehr oft aus.
Erwartete LED-Lebensdauer
LED-Licht nimmt mit der Zeit ab. Diese Form der LED-Lebensdauer oder LED-Lebensdauer ist besonders wichtig für Anwendungen wie Beleuchtung, bei denen es wichtig ist, dass das Licht über einem bestimmten Niveau gehalten wird.
Zur Beschreibung dieses Aspekts der LED-Leistung wird ein Begriff namens Lumen Deprecation verwendet.
Die LED-Lebensdauer oder LED-Lebensdauer ist die Zeit bis zu der die Lichtleistung auf ein bestimmtes Niveau abfällt. Die LED-Lebenserwartung kann im Format L70 oder L50 angegeben werden, für die Lebensdauer bis zu einem Rückgang der Lichtleistung auf 70 Prozent bzw. 50 Prozent des ursprünglichen Werts.
Die LED-Lebensdauer, also die LED-Lebensdauer, wird allgemein wie folgt definiert:
Der L70-Wert wurde gewählt, weil eine Power-LED-Industriegruppe namens Alliance for Solid-State Illumination Systems and Technologies, ASSIST, Tests durchführte, die zeigten, dass Menschen im Allgemeinen eine allmählich abnehmende LED-Lichtleistung nicht bemerkten, bis sie um 30 Prozent ihrer ursprünglichen abgefallen war Helligkeit, dh auf 70 Prozent der anfänglichen Lichtleistung. Daraus entstand dann die Zahl L70. Für unkritische Bereiche darf jedoch auch der L50-Wert verwendet werden.
Als grobe Richtlinie bieten die meisten LEDs für Beleuchtungsanwendungen L70-Werte von 50,000 bis 60,000 Stunden, obwohl einige Hersteller jetzt mit verbesserter Herstellung der für die Beleuchtung verwendeten LEDs mit hoher Helligkeit zitieren Zahlen von 100 000 Stunden.
Faktoren, die die LED-Lebensdauer beeinflussen
Es gibt eine Reihe von Faktoren, die die nutzbare LED-Lebensdauer beeinflussen. Indem sichergestellt wird, dass die LED vor widrigen Bedingungen geschützt ist, kann sichergestellt werden, dass die maximale Lebensdauer erhalten bleibt.
Temperatur:Eines der Hauptprobleme bei der Sicherstellung der maximalen Lebensdauer einer LED ist die Temperatur niedrig zu halten. Übertemperatur verkürzt die Lebensdauer erheblich. Um zu verhindern, dass der LED-Chip überhitzt, gibt es eine Reihe von Elementen, die in das Design integriert werden können
Guter Wärmepfad vom LED-Chip zur Halterung:Es muss sichergestellt werden, dass die Wärme effektiv vom LED-Halbleiter selbst abgeführt werden kann. Dies ist der erste Schritt, um sicherzustellen, dass die LED-Sperrschichttemperatur nicht zu hoch ansteigt und die LED-Lebensdauer beeinträchtigt.
Gute Verbindung zwischen LED und externem Träger:Es muss sichergestellt werden, dass das LED-Gehäuse effektiv mit dem Element verbunden ist, auf dem es montiert ist. Der Wärmewiderstand sollte so gering wie möglich sein, eventuell Wärmeleitpaste verwenden, um einen vollständigen Kontakt zu gewährleisten.
Guter Kühlkörper:Damit die Wärme effektiv aus der Gesamtbaugruppe abgeführt wird, sollte der Kühlkörper, auf dem die LED montiert ist, einen geringen thermischen Widerstand aufweisen. Es sollte auch so angeordnet sein, dass Wärme vom Kühlkörper abgeführt wird. Bei LED-Beleuchtung ist dies besonders wichtig, da sich Lampen häufig in kleinen Beleuchtungskörpern befinden und dies die Kühlung nicht unterstützt und somit die LED-Lebensdauer verkürzt wird.
LED-Antriebsstufe:Um die beste LED-Lebensdauer zu erzielen, sollte die LED gut innerhalb ihrer Nennleistung betrieben werden. Das Übersteuern einer LED wird ihre Lebensdauer drastisch verkürzen, obwohl es die Lichtleistung erhöht.
Stromversorgung:Für eine optimale LED-Lebenserwartung muss die Stromversorgung zur Leuchtdiode passen. Nicht nur die Spannung sollte reguliert werden, sondern auch der Strom muss genau kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass die LED nicht außerhalb ihrer Nennwerte oder sogar zu nahe an ihren maximalen Nennwerten läuft.
Umfeld:Allgemeine Bedingungen wie Vibrationen und extreme Temperaturen – auch wenn sie nicht in Betrieb sind – belasten die Diode mechanisch, was die Lebensdauer der LED verkürzt. Idealerweise sollte eine LED in einer stabilen, trockenen Umgebung betrieben werden. Wenn dies nicht möglich ist, sollte mit einer kürzeren LED-Lebensdauer gerechnet werden.
Obwohl es auf den ersten Blick offensichtlich erscheinen mag, dass die LED-Lebensdauer so lang wie möglich sein sollte, muss dies nicht immer die Hauptanforderung sein. Es ist möglich, dass in einigen Fällen die Lichtleistung wichtiger ist als die LED-Lebensdauer, und in diesem Fall kann es zulässig sein, die LED zu übersteuern, um das zusätzliche Licht zu erhalten. Zusätzlich können Budgetbeschränkungen die Einbeziehung eines effektiveren Wärmemanagements einschränken, und in diesem Fall kann eine Entscheidung getroffen werden, um die LED-Lebenserwartung gegen die Kosten abzuwägen.
