Як світлодіоди повільно деградують при звичайному використанні?

Як я розумію, світлодіод, як правило, має термін служби, можливо, 25 років з виходом, який розпадається експоненціально як функція часу та струму.

Що викликає деградацію? Я здогадуюсь, що струм повільно рухається атомами навколо решітки, але що саме відбувається?

Напевно, ця стаття містить усе, що вам потрібно зрозуміти, чому світлодіоди високої ефективності поступово виходять з ладу:

Розуміння причини згасання світлодіодних індикаторів високої яскравості (Стівен Ведення; Доповідь електронних продуктів; 2012-02-21).

З іншого боку, індикаторні індикатори набагато менше схильні до виходу з ладу через меншу напругу (менша розсіяна потужність), але механізм повинен бути однаковим.

Деякі витяги з цієї статті випливають:

Основна причина збоїв

Світлодіод - це електричний прилад, і як такий існує багато способів, коли він може піти не так. [...] На практиці, однак, світлодіоди є надзвичайно надійними, і "збій", швидше за все, є наслідком падіння світла нижче прийнятного порогу (як правило, 70 відсотків початкового виходу [...]. Первинна причина що завмирання (або «провал просвіту») викликається (здебільшого) хвилиною дислокації різьблення, введеної в мікросхему під час виготовлення вафельних виробів.

Ниткові дислокації виконують роль ядерних ділянок для більших дислокацій кристала. Вони утворюються, природно, через нагрівання під час роботи, термічне розширення та усадку при включенні та вимкненому світлодіоді та механічні навантаження, такі як вібрація. По мірі того, як з часом виникає все більше і більше дислокацій, кількість місць для непроменевої рекомбінації збільшується і квантова ефективність падає. (Деякі інші фактори, такі як дифузія металу в напівпровідник від з'єднувальних виводів, також сприяють виходу з ладу, але дислокації є основним механізмом.)

[...]

Що ще гірше, нерадіаційні рекомбінації, що викликають коливання кристалічної решітки, додають до загальної температури. Іншими словами, у міру старіння мікросхеми він буде працювати гарячішим та гарячішим за заданої прямої напруги за рахунок збільшення кількості фононів, прискорюючи утворення дислокацій та можливу загибель пристрою.

Нижня лінія:

• Виготовлення з'єднання PN не може бути ідеальним, і це призводить до недосконалості кристалічної решітки.

• Ці недосконалості мають різний проміжок, так що рекомбінації електронних дірок на цих ділянках не сприяють випромінюванню світла (тобто фотонів), а викликають випромінювання фононів (вібраційні кванти).

• Недосконалість, як правило, виступає центром, де решітка все більше зростає "неправильно" (це називається зародком ) через вібрації, теплові удари тощо ...

• Фонони, як правило, посилюють цей ефект нуклеації, тому явище має "позитивний зворотний зв'язок" і має тенденцію до погіршення з часом.

• Дотримання технічних характеристик виробника допомагає тримати цю проблему під контролем.