Почему мой светодиод не сгорел?

У меня есть 15-летний ReplayTV DVR. Я использовал это, я не уверен, когда, но, вероятно, около десяти лет назад. Он включен почти все время, и у него есть синий индикатор питания на передней панели.

В FAQ по светодиодам говорится, что срок службы многих светодиодов составляет 50000 часов, что означает, что он должен работать только около 5,5 лет при использовании 24x7. Green Efficient Homes говорит, что «отдельный светодиод может прослужить 100 000 часов», что увеличивает срок его службы до 11 лет.

Похоже, что эти сайты посвящены светодиодным лампам, а не отдельным светодиодам, которые используются в качестве индикаторов на электронных устройствах.

Почему этот маленький парень смог так долго светить непрерывно?

Правильно спроектированные, построенные и используемые современные светодиоды имеют невероятно долгий срок службы, а механизмы износа не являются катастрофическими по своей природе, поэтому вместо использования статистики MTTF лампы накаливания часто используется процент яркости (70%) для определения срока службы - это не так Это означает, что светодиод гаснет, это означает, что выходная мощность составляет всего 70% от того, что было, когда он был новым. Поскольку изменения происходят медленно, вы обычно этого не замечаете.

Для приложений с белым светом это имеет смысл, потому что через некоторое время свет работает, но может быть слишком тусклым, чтобы быть полезным в таких приложениях, как фонарик или лампа для чтения.

Лампы накаливания FWIW склонны к чему-то похожему в том, что нить будет медленно испаряться, оставляя темное покрытие на стеклянной оболочке, затемняя свет. Они способны немного компенсировать, потому что нить светится немного ярче из-за увеличенного сопротивления (пока не сломается).

Лучшее предположение, которое у меня есть для индикатора, срок службы светодиодов - более 5 000 000 часов.

Я не думаю, что кто-то удивится, если микроконтроллер продержится 10-15 лет. Скорее всего, можно ожидать, что так долго продлится. Подумайте, сколько pn-переходов может выйти из строя в микроконтроллере. Светодиод имеет только один pn переход. Светодиодный индикатор прослужит дольше, чем кто-либо может узнать.

Светодиодные индикаторы, вероятно, никогда не выйдут из строя в течение вашей жизни. Среднее время жизни человека сейчас составляет около 78 лет или 683 280 часов. Индикаторы могут длиться дольше, чем это.

Блок питания (самое слабое звено в большинстве продуктов) для питания светодиодов в DVR работает 15 лет (23 400 часов).

Надежность основана не только на светодиоде, но и на системе, в которой он используется.

Светодиоды редко умирают. Светодиодные лампочки умирают из-за отказа водителя.
Оценка срока службы светодиодов основана на обслуживании люмена.

Общей спецификацией для мощных светодиодных светильников является обслуживание на 70% люмен (то есть выход при 70% его пиковой интенсивности) после 50 000 часов работы.

Наиболее заметным отраслевым стандартом является IES LM-80 (LM-80), который, по мнению Министерства энергетики США, является «одобренным методом измерения износа люмена твердотельных (светодиодных) источников света, матриц и модулей» ( США DOE).

Этот белый документ освещает подробно тему:
Оценка поведения светодиодных систем в течение всей жизни.

Я взял график оценки Lumileds за 149 000 часов (рис. 5) и экстраполировал его до 1 000 000 часов. Помните, что это мощный светодиод, испытанный при высокой температуре. Индикаторные светодиоды служат намного дольше.

Основное правило: срок службы полупроводника уменьшается на 50% на каждые 10 ° С повышения температуры. При испытаниях LM-80 используется температура перехода более 130 ° C (указывается температура окружающей среды 120 ° C). И индикаторный светодиод работает при комнатной температуре. Так что для этого более чем в 5 раз больше для индикатора. Вот где я получаю мое лучшее предположение: 5 000 000 часов.

Это для освещения светодиодов. Индикаторные светодиоды всегда были известны своей высокой надежностью. AT & T был одним из первых, кто увидел это.

AT & T обнаружил, что их светодиодные индикаторы будут работать до 50 лет. Это 438 000 часов. 50000 часов относится к высокой мощности (высокой температуре), которая падает до 70%. Они прослужат намного дольше, чем 50000 до отказа. Lumileds проверил L70 до 148 000 часов с тестом 50000. Если бы они подошли к тому месту, где его уже не было видно, вероятно, было бы от 500 000 до 1 000 000 часов. Смотрите рисунок 5 в их белой книге. И это был высокомощный высокотемпературный Luxeon Rebel, протестированный при 85 ° C, 0,35 A (Tjunction ~ 98 ° C).

В 1960-х годах устаревший светодиод GaP 110 В прослужил более 438 000 часов. (50 лет)

В конце 1960-х годов AT & T Bell Laboratories сразу поняли, что существует множество возможных применений светодиодов. Индикаторные лампы. становились полезными в телефонном бизнесе. Все такие светильники, которые использовались в то время в США, работали на напряжении 110 В. Примером может служить телефон «Принцесса», который предназначался для использования в спальнях - циферблат загорался при поднятии телефона с подставки. «Принцесса» была престижным телефоном и последней модой в 1960-х годах, но должна была быть установлена ​​рядом с розеткой 110 В. Если перегорела лампочка, потребовался сервисный звонок в местную телефонную компанию. Если бы светодиоды заменяли лампочки на 110 В, телефонная линия могла бы питать светодиоды, и розетка на 110 В больше не понадобилась бы. Кроме того, GaP светодиоды имели ожидаемый срок службы более 50 лет при использовании в телефонах,

Светодиодный материал имеет значение.
Из книги Е. Фреда Шуберта "Светоизлучающие диоды"

Известно, что надежность устройств AlGaAs ниже, чем у устройств AlGaInP, которые не содержат AlGaAs. Слои AlGaAs с высоким содержанием алюминия подвержены окислению и коррозии, что снижает срок службы устройства.

Если 110 В GaP прослужил 50 лет, то светодиод 2 В должен работать намного дольше. По мере улучшения характеристик IV светодиодов срок службы также улучшился.

Низкие значения [V _f ] постоянно коррелируют с высокой надежностью устройства

Похоже, что эти сайты посвящены светодиодным лампам, а не отдельным светодиодам, которые используются в качестве индикаторов на электронных устройствах.

Это суть проблемы.

Первым компонентом, который выходит из строя в светодиодной лампочке, обычно является источник питания, а не сами светодиоды. Отказ источника питания может вызвать сбой светодиода - либо из-за слишком большой мощности, либо из-за чрезмерного нагрева - но сами светодиоды редко бывают неисправны. Поскольку светодиодные индикаторы не имеют собственного источника питания, на них не влияют эти проблемы. (Отказ источника питания в устройстве, которое содержит светодиоды, обычно объясняется отказом самого устройства, а не его светодиодов!)

Кроме того, светодиодные лампы являются более требовательным приложением, чем индикаторные светодиоды. Светодиоды в лампочке часто работают близко к максимальной проектной мощности при высоких температурах. Это приводит к тому, что они стареют быстрее, чем светодиодный индикатор, который обычно работает только при мощности, необходимой для его видимого освещения.

Индикаторные светодиоды обычно имеют полезный срок службы, измеряемый десятилетиями. Яркость светодиода может немного уменьшаться с возрастом, но он редко перегорает.

Возможно, светодиодный индикатор не работает при номинальной мощности.

Срок службы светодиода обычно указывается при номинальной мощности. Поскольку синие светодиоды являются довольно раздражающими световыми индикаторами, они часто уменьшаются до менее раздражающей яркости (например, номинальный указанный ток составляет 20 мА, фактический рабочий ток в конкретном устройстве составляет всего 3 мА). Это значительно увеличивает срок службы светодиода.

Это в дополнение к другим ответам. Светодиод будет более тусклым, чем когда он был новым, но он все еще полезен в качестве индикатора.

Рейтинг только MTBF (среднее время между сбоями)

Светодиодный MTBF

Для любого компонента или системы MTBF - это среднее время между отказами. MTBF - это истекшее время, которое прогнозируется между внутренними отказами компонента или системы во время работы.

MTBF - это показатель, используемый в расчетах для надежности элементов оборудования. Чтобы иметь возможность рассчитать MTBF оборудования, необходимо знать MTBF отдельных компонентов, например, в этом случае светодиодный MTBF.

Частота отказов для компонента и MTBF связаны между собой. MTBF можно рассчитать как обратную величину частоты отказов, если предположить, что существует постоянная частота отказов, что не является необоснованным в качестве предположения первого порядка.

MTBF = часы работы / количество отказов

Показатели MTBF часто приводятся в паспортах производителей. Тем не менее, MTBF может быть значительно уменьшен эксплуатационными компонентами, близкими к их номинальным пределам. Агрессивные среды, такие как высокая температура и вибрация, также снижают MTBF.

Однако, когда они работают в своих пределах, светодиодные лампы имеют длительный срок службы и не очень часто выходят из строя.

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

Без выборки популяции и тестирования этого конкретного светодиода невозможно будет определить срок его службы. производитель может гарантировать только то, что он знает об этом светодиоде (возможно, проведя его через месяцы испытаний, измеряя ухудшение качества), а затем экстраполируя его в течение срока службы. Затем они гарантируют показатель MTBF, и если вы получите партию их светодиодов в среднем, они будут работать более x часов. Но они могут длиться дольше, показатель MTBF - только нижняя граница.

Оценки продолжительности жизни электронных компонентов - сложное дело. Как можно себе представить, производитель не может ждать 50 000 часов (или что-то вроде 2 290 000 000 часов для приемника RS232, см. Стр. 7 этого эссе ), чтобы собрать статистику отказов устройств, рынок не позволяет этого. Все оценки сделаны с использованием «ускоренных моделей» .

Идея состоит в том, чтобы установить партию устройств в экстремальных условиях (напряжение, ток, температура, факторы окружающей среды) до тех пор, пока некоторые устройства не выйдут из строя в течение разумного времени тестирования (дни или часы), предполагая, что механизмы отказа не изменятся. Затем, используя некоторые теоретические модели механизмов отказа и другие допущения, интенсивность отказов экстраполируется на нормальные условия работы. Обычно теоретические модели имеют экспоненциальный тип, поэтому небольшие ошибки при ускоренном тестировании могут привести к значительным различиям в оценках для хвостов этих экспоненциальных функций. Таким образом, модели обычно находятся на консервативной стороне, чтобы избежать обязательств из-за катастрофических преждевременных отказов.

Например, если ускоренная модель для светодиода действительно включала влажность воздуха и коэффициент ржавления / окисления, но Ваш светодиод всегда находился в комнатных условиях и в условиях сухого воздуха, он может работать намного-намного дольше, чем указанный производителем MTBF.

Эти времена оцениваются как время жизни и могут быть очень консервативными. Так что вполне может быть, что большинство или (если вам повезет) некоторые из них могут выдержать фактор в разы больше, поэтому 15 лет звучат вполне разумно.

Если номинальный срок службы гарантирован, или даже полагается, то производитель может быть консервативным и / или ограничивать себя тем, что он знает как правду, а не как он ожидает, чтобы быть правдой. Возможно, придется защищаться в судебном процессе!

Синие светодиоды не стали широко доступны в качестве дешевых светодиодных индикаторов до конца 1990-х годов. В 2010 году производитель, возможно, не располагал более чем десятилетним опытом работы с устройствами, и поэтому было бы рискованно указывать ожидаемую продолжительность жизни более десяти лет, поскольку теоретические и лабораторные эксперименты с «ускоренным старением» не могут заменить два десятилетия фактическое использование в полевых условиях.

Есть основания надеяться, что накопители могут прослужить десять лет, светодиодные лампы - более двадцати, солнечные панели - более тридцати. Но опыт может одержать победу над надеждой, и в настоящее время существуют «известные неизвестные», касающиеся характеристик таких продуктов при длительном старении, которые могут быть известны только с течением времени.

Во-первых, как говорили другие, срок службы светодиода - это MTBF, во-вторых, некоторые производители стробируют фары с очень высокой скоростью, поэтому свет на самом деле выключается довольно долго, ваши глаза просто не могут его зарегистрировать. Это часто делается для уменьшения расхода батареи, но я полагаю, что также может быть использовано для увеличения срока службы.

Они работают несколько светодиодов в течение 50000 часов, и ни один из них не сгорел. Так говорят на упаковке «Гарантировано не менее 50000 часов». Чтобы гарантировать срок службы светодиода в течение 20 лет, потребовалось бы запустить его в течение 20 лет, чтобы проверить его.

Кроме того, существует вероятность внешнего события, такого как статический разряд, вызывающего сбой светодиода. Эта довольно малая вероятность влияет на рейтинг 50 000 часов против 100 000 часов.