Чому до цього часу мій світлодіод не перегорів?

У мене 15-річний відеореєстратор ReplayTV. Я звик, я не впевнений, коли, але, мабуть, близько десяти років тому. Він увімкнено майже весь час, і на передній панелі є синій світлодіод.

LED FAQ каже , що багато світлодіоди мають номінальний термін служби 50000 годин, що передбачає , що він повинен тільки в минулому близько 5,5 років при використанні в режимі 24x7. Green Efficient Homes говорить про те, що "окремий світлодіод може тривати 100 000 годин", так що його не вдається до 11 років.

Здається, ці сайти стосуються світлодіодних лампочок, а не окремих світлодіодів, які використовуються як індикатори на електронних пристроях.

Чому цей маленький хлопець зміг так довго зберігати сяйво?

Правильно розроблені, побудовані та використані сьогоднішні світлодіоди мають неймовірно тривалий термін експлуатації, а механізми випромінювання не катастрофічні за своєю природою, тому замість використання статистики MTTF лампи розжарювання часто визначають відсоток освітленості (70%) для визначення терміну експлуатації - це не означає ' t означає, що світлодіод вигоряє, це означає, що вимкнене світло становить лише 70% від того, що було, коли було абсолютно новим. Оскільки зміна відбувається повільно, ви її зазвичай не помічаєте.

Для програм із білим світлом це має сенс, оскільки через деякий час світло працює, але може бути занадто тьмяним, щоб бути корисним у таких програмах, як ліхтарик чи лампа для читання.

Лампи розжарювання FWIW схильні до чогось подібного, оскільки нитка повільно випарується, залишаючи темне покриття на скляній оболонці, затемнюючи світло. Вони здатні трохи компенсувати, тому що нитка світиться трохи яскравіше завдяки підвищеному опору (поки не зламається).

Найкраща здогадка щодо показника тривалості життя світлодіодного індикатора - понад 5 000 000 годин.

Я не думаю, що хтось би здивувався, якби мікроконтролер прослужив 10-15 років. Більш ймовірно, що ОЧАКУЮТЕ один тривати так довго. Подумайте, скільки pn переходів може вийти з ладу в мікроконтролері. Світлодіод має лише один pn-перехід. Світлодіодний індикатор буде тривати довше, ніж хтось може жити, щоб дізнатися.

Світлодіодні індикатори, ймовірно, ніколи не виходять з ладу за ваше життя. Середній час життя людини становить приблизно 78 років або 683 280 годин. Світлодіодні індикатори можуть тривати довше.

Блок живлення (найслабша ланка більшості продуктів), що живить світлодіод у відеореєстраторі, тривав 15 років (23 400 годин).

Надійність базується не тільки на світлодіоді, але і на системі, в якій використовується світлодіод.

Світлодіоди рідко вмирають. Світлодіодні лампочки гинуть через те, що драйвер вийшов з ладу.
Рейтинг на світлодіодний термін служби базується на обслуговуванні просвіту.

Поширена специфікація для світлодіодних ламп високої потужності - це обслуговування 70% просвіту (тобто вихід на 70% від його пікової інтенсивності) після 50 000 годин роботи.

Найпомітнішим галузевим стандартом є IES LM-80 (LM-80), який є Міністерством енергетики США "затвердженим методом вимірювання амортизації просвіту твердотільних (світлодіодних) джерел світла, масивів та модулів" ( США роблять).

Цей підсвічений білий документ детально висвітлює цю тему:
Оцінка життєдіяльності світлодіодних систем

Я взяв графік оцінки Lumileds 149 000 год (рис. 5) і екстраполював його на 1 000 000 годин. Маючи на увазі, це світлодіод високої потужності, протестований при високій температурі. Світлодіодні індикатори працюють набагато довше.

Правило великого пальця - тривалість напівпровідника зменшується на 50% для кожного підвищення температури на 10 ° C. При тестуванні LM-80 використовується температура з'єднання понад 130 ° C (вказано 120 ° C навколишнього середовища). А індикатор індикатора працює при кімнатній температурі. Тож для цього значно більше 5 разів довше для показника. Тут я отримую найкращу оцінку, яку я маю, - 5 000 000 годин.

Тобто для освітлення світлодіодів. Світлодіодні індикатори завжди були відомі за дуже високу надійність. AT&T одним із перших побачив це.

Компанія AT&T встановила, що їх світлодіодні індикатори триватимуть до 50 років. Це 438 000 годин. 50 000 годин застосовується для великої потужності (високої температури), яка падає до 70%. Вони тривають набагато довше, ніж 50 000 до відмови. Lumileds перевірив L70 до 148000 годин за допомогою тестування 50 000. Якби вони їхали до того моменту, коли його вже не можна було побачити, ймовірно, це буде від 500 000 до 1 000 000 годин. Дивіться рисунок 5 у їхньому білому папері. А це був високотемпературний високотемпературний Luxeon Rebel, випробуваний при 85 ° C, 0,35A (Tjunction ≅98 ° C).

1960-х років старовинний світлодіодний світлодіод 110В тривав би понад 438 000 годин. (50 років)

Наприкінці 1960-х лабораторії AT&T Bell Laboratories відразу зрозуміли, що існує багато можливих застосувань для світлодіодів. Індикаторні лампи. ставали корисними в телефонному бізнесі. Усі подібні світильники, що використовувались у той час у США, працювали із напругою 110 В. Прикладом є телефон «Принцеса», який призначений для використання у спальнях - циферблат загорявся, коли телефон піднімали з колиски. "Принцеса" була престижним телефоном і останньою модою в 1960-х, але її потрібно було встановити поблизу розетки на 110 В. Якщо лампочка перегоріла, потрібен дзвінок до місцевої телефонної компанії. Якби світлодіодні лампи замінили лампочки напругою 110 В, телефонна лінія могла б живити світлодіоди, а розетка напругою 110 В більше не знадобиться. Крім того, очікуваний термін експлуатації світлодіодів GaP перевищив 50 років при використанні в телефонах,

Світлодіодний матеріал має велике значення.
З книги "Світлодіоди" Е. Фреда Шуберта

Відомо, що надійність пристроїв AlGaAs нижча, ніж у пристроїв AlGaInP, які не містять AlGaAs. Шари AlGaAs з високим вмістом Al піддаються окисленню та корозії, тим самим знижуючи термін експлуатації пристрою.

Якщо 110 В GaP тривав 50 років, то світлодіод 2V повинен тривати набагато довше. По мірі покращення IV характеристик світлодіодів також покращився термін експлуатації.

Низькі значення [V _f ] послідовно співвідносяться з високою надійністю пристрою

Здається, ці сайти стосуються світлодіодних лампочок, а не окремих світлодіодів, які використовуються як індикатори на електронних пристроях.

Це в суті питання.

Перший компонент, який вийшов з ладу в світлодіодній лампочці, як правило, є джерелом живлення, а не самими світлодіодами. Вихід з ладу джерела живлення може спричинити збій світлодіодів - або за рахунок надмірної енергії, або через надмірне тепло - але самі світлодіоди рідко винні. Оскільки індикаторні індикатори не містять власного джерела живлення, ці проблеми на них не впливають. (Вихід з ладу живлення в пристрої, що містить світлодіоди, зазвичай приписують несправності самого пристрою, а не його світлодіодів!)

Крім того, світлодіодні лампочки є набагато більш вимогливим застосуванням, ніж індикаторні індикатори. Світлодіоди в лампочці часто працюють наближеними до максимальної проектної потужності при високих температурах. Це змушує їх старіти швидше, ніж світлодіодний індикатор, який, як правило, працює лише при потужності, необхідній для того, щоб він помітно загорівся.

Зазвичай світлодіодні індикатори мають корисну тривалість життя, виміряну десятиліттями. Яскравість світлодіода може дещо зменшуватися в міру старіння, але рідко він може «вигоріти».

Світлодіодний індикатор, можливо, не працює при номінальній потужності.

Термін експлуатації світлодіода, як правило, визначається при номінальній потужності. Оскільки сині світлодіоди - це дуже дратівливі індикаторні світильники, вони часто тьмяніють до меншої прикрої яскравості (наприклад, номінальний заданий струм становить 20 мА, фактичний робочий струм у конкретного пристрою становить лише 3 мА). Це значно збільшує термін експлуатації світлодіода.

Це на додаток до інших відповідей. Світлодіод буде тьмянішим на сьогодні, ніж коли він був новим, але він все ще корисний як індикатор.

Рейтинг складає лише MTBF (середній час між відмовою)

Світлодіодний MTBF

Для будь-якого компонента або системи MTBF - це середній час між відмовами. MTBF - це минулий час, який прогнозується між властивими відмовами компонента або системи під час роботи.

MTBF - це цифра, яка використовується в розрахунках на надійність елементів обладнання. Для того, щоб можна було обчислити MTBF обладнання, необхідно знати MTBF окремих компонентів, наприклад, світлодіодний MTBF у цьому випадку.

Коефіцієнт відмов для компонента та MTBF пов'язані між собою. MTBF можна обчислити як зворотний показник відмов, якщо припустити, що існує постійний коефіцієнт відмов, що не є необґрунтованим як припущення першого порядку.

MTBF = Години експлуатації / Кількість відмов

Цифри MTBF часто цитуються в технічних таблицях виробників. Однак MTBF можна значно зменшити, працюючи за компонентами, близькими до встановлених норм. Неприязні середовища, такі як висока температура та вібрація, також знижують MTBF.

Однак, коли вони працюють у своїх межах, світлодіодні лампи мають тривалий термін експлуатації, і виходять з ладу не дуже часто.

Джерело: https://www.radio-electronics.com/info/data/semicond/leds-light-emitting-diodes/lifespan-lifetime-expectancy-mtbf.php

Без вибіркової сукупності та тестування цього конкретного світлодіода неможливо буде сказати, який термін служби цього світлодіода. виробник може гарантувати лише те, що вони знають про цей світлодіод (можливо, через його використання через місячні випробування, вимірювання деградації), а потім екстраполяцію цього протягом життя. Потім вони гарантують цифру MTBF, і якщо ви отримаєте партію світлодіодів у середньому, вони триватимуть більше x кількість годин. Але вони могли тривати більше, цифра MTBF - лише нижня межа.

Оцінки тривалості життя електронних компонентів - справа хитра. Як можна собі уявити, виробник не може чекати 50 000 годин (або щось на зразок 2290 000 000 годин для приймача RS232, див. Сторінку 7 цього реферату ), щоб зібрати статистику відмов пристрою, ринок цього не дозволяє. Усі оцінки проводяться за допомогою "прискорених моделей" .

Ідея полягає у встановленні партії пристроїв в екстремальних умовах (напруга, струм, температура, фактори навколишнього середовища) до тих пір, поки деякі пристрої не спрацюють у розумний час випробувань (дні чи години), не передбачаючи зрушення механізмів відмов. Тоді, використовуючи деякі теоретичні моделі механізмів відмов та інші ПІДТРИМКИ, коефіцієнт відмов стає екстрапольованим до нормальних умов роботи. Зазвичай теоретичні моделі мають експоненціальний тип, тому невеликі помилки під час прискореного тестування можуть спричинити величезні відмінності в оцінках хвостів цих експоненціальних функцій. Тож моделі, як правило, на консервативній стороні, щоб уникнути зобов’язань з-за катастрофічних передчасних збоїв.

Наприклад, якщо прискорена модель для світлодіодів включала вологість повітря та коефіцієнт іржі / окислення, але ваш світлодіод завжди був у приміщенні та сухим повітряним режимом, він може тривати набагато довше, ніж визначений виробником MTBF.

Ці часи мають рейтинг життя і можуть бути дуже консервативними. Тож цілком може бути, що більшість або (якщо вам пощастить) хтось із них може впоратися з фактором в рази більше, тому 15 років звучать нерозумно.

Якщо номінальний термін експлуатації гарантується або навіть покладається на нього, то виробник може бути консервативним та / або обмежувати себе тим, що знає що є правдою, а не тим, що він очікує, що це правда. Можливо, доведеться захищатись у позові!

Сині світлодіоди не стали широко доступними як дешеві індикатори до кінця 1990-х. У 2010 році виробник, можливо, не мав набагато більше десятирічного досвіду роботи пристроїв, і тому було б ризикувати заявити про тривалість життя більше десяти років, оскільки теорія та "прискорене старіння" лабораторні експерименти не можуть замінити два десятиліття фактичне використання в польових умовах.

Є підстави сподіватися, що дискові накопичувачі можуть прослужити десять років роботи, світлодіодні лампочки понад двадцять, сонячні панелі - понад тридцять. Але досвід може перемогти над надією, і в даний час існують "відомі невідомі", що стосуються довготривалих характеристик старіння таких продуктів, про які може піти лише пройшло багато часу.

По-перше, як говорять інші, тривалість життя світлодіода - це MTBF, по-друге, деякі виробники утримують ліхтарі з дуже високою швидкістю, тому світло фактично вимикає досить багато часу, ваші очі просто не можуть його зареєструвати. Це часто робиться для зменшення споживання батареї, але, мабуть, це також можна використовувати для збільшення терміну експлуатації.

Вони запускають купу світлодіодів протягом 50 000 годин, і жоден з них не вигорає. Так кажуть на упаковці "Гарантоване щонайменше 50 000 годин". Щоб гарантувати світлодіод протягом 20 років, потрібно буде використовувати його протягом 20 років, щоб перевірити його.

Також існує ймовірність зовнішньої події, наприклад статичного розряду, що призведе до відмови світлодіода. Ця досить мала ймовірність впливає на рейтинг 50 000 годин проти 100 000 годин.