Mengapa LED saya belum habis sekarang?

Saya memiliki DVR ReplayTV berusia 15 tahun. Saya sudah terbiasa, saya tidak yakin kapan, tapi mungkin sekitar satu dekade yang lalu. Ini dihidupkan hampir sepanjang waktu, dan memiliki LED daya biru di bagian depan.

The LED FAQ mengatakan bahwa banyak LED memiliki dinilai seumur hidup 50.000 jam, yang menyiratkan bahwa seharusnya hanya berlangsung sekitar 5,5 tahun ketika digunakan 24x7. Green Efficient Homes mengatakan bahwa "satu LED individual mungkin bertahan 100.000 jam", sehingga menabraknya hingga 11 tahun.

Situs-situs ini tampaknya tentang bola lampu LED, bukan LED individu yang digunakan sebagai indikator pada perangkat elektronik.

Kenapa si kecil ini bisa terus bersinar terus menerus begitu lama?

Dirancang, dibangun, dan digunakan dengan benar, LED saat ini memiliki umur yang sangat panjang dan mekanisme keausan tidak bersifat katastropik, jadi daripada menggunakan statistik lampu pijar MTTF, persentase luminositas (70%) sering digunakan untuk menentukan masa pakai - ini tidak berarti ' Ini tidak berarti bahwa LED menyala, itu berarti bahwa lampu padam hanya 70% dari apa ketika baru. Karena perubahannya lambat, Anda biasanya tidak menyadarinya.

Untuk aplikasi cahaya putih ini masuk akal karena setelah periode waktu cahaya bekerja tetapi mungkin terlalu redup untuk berguna dalam aplikasi seperti senter atau lampu baca.

Lampu pijar FWIW rentan terhadap sesuatu yang serupa karena filamen perlahan-lahan akan menguap meninggalkan lapisan gelap pada cangkang kaca, meredupkan cahaya. Mereka mampu mengkompensasi sedikit karena filamen bersinar sedikit lebih terang karena peningkatan resistansi (sampai pecah).

Perkiraan terbaik yang saya miliki untuk masa hidup indikator LED adalah lebih dari 5.000.000 jam.

Saya tidak berpikir ada orang yang akan terkejut jika kontroler mikro berlangsung 10-15 tahun. Lebih besar kemungkinan seseorang akan berharap satu untuk bertahan selama itu. Pikirkan tentang berapa banyak sambungan pn yang dapat gagal dalam mikrokontroler. LED hanya memiliki satu persimpangan pn. LED indikator akan bertahan lebih lama daripada yang bisa diketahui siapa pun.

Indikator LED kemungkinan tidak akan pernah gagal dalam hidup Anda. Waktu hidup manusia rata-rata sekarang sekitar 78 tahun atau 683.280 jam. Indikator LED dapat bertahan lebih lama dari itu.

Catu daya (tautan terlemah di sebagian besar produk) yang menyalakan LED di DVR telah bertahan selama 15 tahun (23.400 jam).

Keandalan didasarkan bukan hanya pada LED tetapi juga sistem yang digunakan LED.

LED jarang mati. Bola lampu LED mati karena pengemudi gagal.
Peringkat umur LED didasarkan pada pemeliharaan lumen.

Spesifikasi umum untuk LED pencahayaan daya tinggi adalah untuk pemeliharaan lumen 70% (yaitu, output pada 70% dari intensitas puncaknya) setelah 50.000 jam operasi.

Standar industri yang paling menonjol adalah IES LM-80 (LM-80), yang menurut Departemen Energi AS merupakan "metode yang disetujui untuk mengukur penyusutan lumen sumber, array, dan modul cahaya solid-state (LED)," ( US DOE).

Buku putih bercahaya ini membahas topik secara terperinci:
Mengevaluasi Perilaku Seumur Hidup Sistem LED

Saya mengambil grafik estimasi 149.000 jam Lumileds (Gambar 5) dan memperkirakannya menjadi 1.000.000 jam. Perlu diingat ini adalah LED daya tinggi yang diuji pada suhu tinggi. Indikator LED bertahan lebih lama.

Rule of thumb adalah kehidupan semikonduktor berkurang 50% untuk setiap kenaikan suhu 10 ° C. Dalam pengujian LM-80 suhu persimpangan lebih dari 130 ° C digunakan (120 ° C ambient ditentukan). Dan indikator LED beroperasi pada suhu kamar. Jadi untuk itu lebih dari 5X lebih lama untuk sebuah indikator. Di sinilah saya mendapatkan perkiraan terbaik yang saya miliki adalah 5.000.000 jam.

Itu untuk penerangan LED. Indikator LED selalu dikenal untuk keandalan yang sangat tinggi. AT&T adalah salah satu yang pertama melihat ini.

AT&T telah menemukan LED indikator telepon mereka akan bertahan hingga 50 tahun. Itu 438.000 jam. 50.000 jam berlaku untuk daya tinggi (suhu tinggi) yang turun hingga 70%. Mereka bertahan lebih lama dari 50.000 sebelum kegagalan. Lumileds telah menguji L70 hingga 148.000 jam dengan tes 50.000. Jika mereka pergi ke titik di mana itu tidak lagi dapat dilihat kemungkinannya adalah 500.000 hingga 1.000.000 jam. Lihat gambar 5 di kertas putih mereka. Dan itu adalah kekuatan tinggi suhu tinggi Luxeon Rebel diuji pada 85 ° C, 0,35A (Tjunction ≅98 ° C).

1960-an sebuah LED 110V GaP kuno akan bertahan lebih dari 438.000 jam. (50 tahun)

Pada akhir 1960-an AT&T Bell Laboratories segera menyadari bahwa ada banyak kemungkinan aplikasi untuk LED. Lampu indikator. menjadi berguna dalam bisnis telepon. Semua lampu seperti itu yang digunakan pada waktu itu di AS dioperasikan menggunakan 110 V. Contohnya adalah telepon "Putri", yang dimaksudkan untuk digunakan di kamar tidur - dial menyala ketika telepon diambil dari tempatnya. The "Princess" adalah telepon bergengsi dan mode terbaru di tahun 1960-an tetapi harus dipasang di dekat outlet 110 V. Panggilan layanan ke perusahaan telepon lokal diperlukan jika bola lampu habis. Jika LED menggantikan bola lampu 110 V, saluran telepon bisa menyalakan LED dan stop kontak 110 V tidak lagi diperlukan. Selain itu, LED GaP memiliki masa pakai yang diperkirakan melebihi 50 tahun ketika digunakan di telepon,

Bahan LED membuat perbedaan.
Dari buku Light emitting Diodes oleh E. Fred Schubert

Keandalan perangkat AlGaAs diketahui lebih rendah daripada perangkat AlGaInP yang tidak mengandung AlGaAs. Lapisan AlGaAs dengan kadar tinggi dapat mengalami oksidasi dan korosi, sehingga menurunkan masa pakai perangkat.

Jika 110 V GaP bertahan 50 tahun maka LED 2V akan bertahan lebih lama. Karena karakteristik IV dari LED telah meningkat, masa pakainya juga meningkat.

Nilai [V _f ] yang rendah secara konsisten berkorelasi dengan keandalan perangkat yang tinggi

Situs-situs ini tampaknya tentang bola lampu LED, bukan LED individu yang digunakan sebagai indikator pada perangkat elektronik.

Ini adalah inti dari masalah ini.

Komponen pertama yang gagal dalam bola lampu LED biasanya adalah catu daya, bukan LED sendiri. Kegagalan catu daya dapat menyebabkan kegagalan pada LED - baik dengan memberikan terlalu banyak daya, atau dengan menghasilkan panas yang berlebihan - tetapi LED sendiri jarang salah. Karena LED indikator tidak mengandung catu daya sendiri, mereka tidak terpengaruh oleh masalah ini. (Kegagalan catu daya di perangkat yang berisi LED biasanya dikaitkan dengan perangkat itu sendiri gagal, bukan LEDnya!)

Selain itu, bola lampu LED adalah aplikasi yang jauh lebih menuntut daripada LED indikator. LED dalam bola lampu sering mendekati daya desain maksimalnya, pada suhu tinggi. Hal ini menyebabkan mereka menua lebih cepat daripada LED indikator, yang biasanya hanya berjalan pada daya yang dibutuhkan untuk membuatnya tampak menyala.

Indikator LED biasanya memiliki masa manfaat yang diukur dalam beberapa dekade. Kecerahan LED mungkin sedikit menurun seiring bertambahnya usia, tetapi jarang ada yang "terbakar".

Indikator LED sangat mungkin tidak dioperasikan pada daya nominal.

Masa pakai LED biasanya ditentukan pada daya nominal. Karena LED biru adalah lampu indikator yang cukup menjengkelkan, ini sering diredupkan ke kecerahan yang tidak terlalu mengganggu (misalnya, arus nominal yang ditentukan adalah 20mA, arus operasi aktual pada perangkat tertentu hanya 3mA). Ini meningkatkan masa manfaat LED secara signifikan.

Itu di samping jawaban lain. LED akan lebih redup sekarang daripada saat masih baru, tetapi masih berguna sebagai lampu indikator.

Peringkat tersebut hanya MTBF (waktu rata-rata antara kegagalan)

MTBF LED

Untuk setiap komponen atau sistem, MTBF adalah waktu rata-rata di antara kegagalan. MTBF adalah waktu yang telah berlalu yang diperkirakan antara kegagalan inheren komponen atau sistem selama operasi.

MTBF adalah angka yang digunakan dalam perhitungan untuk keandalan item peralatan. Untuk dapat menghitung MTBF peralatan, perlu untuk mengetahui MTBF dari masing-masing komponen, misalnya MTBF LED dalam hal ini.

Tingkat kegagalan untuk komponen, dan MTBF terkait. MTBF dapat dihitung sebagai kebalikan dari tingkat kegagalan jika diasumsikan bahwa ada tingkat kegagalan konstan, yang tidak masuk akal sebagai asumsi urutan pertama.

MTBF = Jam operasi / Jumlah kegagalan

Angka MTBF sering dikutip dalam lembar data pabrikan. Namun MTBF dapat sangat dikurangi dengan komponen operasi yang mendekati batas pengenalnya. Lingkungan yang tidak bersahabat seperti suhu tinggi dan getaran juga mengurangi MTBF.

Namun ketika berjalan dalam batasnya, lampu LED memiliki masa pakai yang panjang, dan jangan sering gagal.

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

Tanpa populasi sampel dan pengujian LED spesifik itu, tidak mungkin untuk mengetahui berapa umur LED itu. pabrikan hanya dapat menjamin melalui apa yang mereka ketahui tentang LED itu (mungkin dengan menjalankannya selama berbulan-bulan pengujian, mengukur degradasi) dan kemudian memperkirakan itu selama masa hidup. Mereka kemudian menjamin angka MTBF dan jika Anda mendapatkan batch LED mereka rata-rata, mereka akan bertahan lebih dari x jumlah jam. Tapi mereka bisa bertahan lebih lama, angka MTBF hanya batas bawah.

Estimasi harapan hidup komponen elektronik adalah bisnis yang rumit. Seperti yang dapat dibayangkan, pabrikan tidak dapat menunggu 50.000 jam (atau sekitar 2.290.000.000 jam untuk penerima RS232, lihat halaman 7 esai ini ) untuk mengumpulkan statistik kegagalan perangkat, pasar tidak mengizinkan ini. Semua estimasi dilakukan dengan menggunakan "model dipercepat" .

Idenya adalah untuk mengatur batch perangkat di bawah kondisi ekstrim (tegangan, arus, suhu, faktor lingkungan) sampai beberapa perangkat gagal dalam waktu uji yang wajar (hari atau jam), dengan asumsi tidak ada pergeseran dalam mekanisme kegagalan. Kemudian, menggunakan beberapa model teoritis mekanisme kegagalan dan ASUMSI-ASUMSI lainnya, tingkat kegagalan akan diekstrapolasi ke kondisi operasi normal. Biasanya model teoritis adalah tipe eksponensial, sehingga kesalahan kecil selama pengujian dipercepat dapat menghasilkan perbedaan besar dalam estimasi untuk ekor dari fungsi eksponensial ini. Jadi model biasanya di sisi konservatif, untuk menghindari kewajiban dari kegagalan prematur bencana.

Misalnya, jika model akselerasi untuk LED memang memasukkan faktor kelembaban udara dan karat / oksidasi, tetapi LED Anda selalu berada di ruangan dan kondisi udara kering, itu bisa bertahan jauh lebih lama daripada MTBF yang ditentukan pabrik.

Masa-masa itu dinilai seumur hidup dan bisa sangat konservatif. Jadi mungkin sebagian besar atau (jika Anda beruntung) beberapa dari mereka dapat menangani faktor kali lebih banyak, sehingga 15 tahun kedengarannya tidak masuk akal.

Jika usia pengenal dijamin, atau bahkan diandalkan, maka pabrikan mungkin bersikap konservatif dan / atau membatasi diri pada apa yang diketahuinya benar, daripada apa yang diharapkan benar. Mungkin harus membela diri dalam gugatan!

LED biru tidak tersedia secara luas sebagai LED indikator murah sampai akhir 1990-an. Pada tahun 2010 produsen mungkin tidak memiliki lebih dari satu dekade pengalaman perangkat, dan karena itu akan berisiko untuk menyatakan harapan hidup lebih dari sepuluh tahun karena teori dan "percepatan penuaan" percobaan laboratorium tidak dapat menggantikan selama dua dekade. penggunaan aktual di lapangan.

Ada alasan untuk berharap bahwa disk drive dapat bertahan sepuluh tahun dalam pelayanan, bola lampu LED lebih dari dua puluh, panel surya lebih dari tiga puluh. Tetapi pengalaman mungkin menang atas harapan, dan saat ini ada "yang tidak diketahui diketahui" berkenaan dengan karakteristik penuaan jangka panjang dari produk-produk semacam itu yang hanya dapat diketahui oleh sebagian besar waktu.

Pertama seperti yang lain mengatakan umur LED adalah MTBF, kedua, beberapa produsen lampu strobo dengan kecepatan sangat tinggi, sehingga cahaya benar-benar mati cukup lama, mata Anda tidak bisa mendaftarkannya. Ini sering dilakukan untuk mengurangi konsumsi baterai, tetapi saya kira juga bisa digunakan untuk menambah umur.

Mereka menjalankan banyak LED selama 50.000 jam dan tidak ada yang terbakar. Jadi mereka mengatakan pada paket "Dijamin setidaknya 50.000 jam". Untuk menjamin LED selama 20 tahun akan mengharuskan mereka untuk menjalankannya selama 20 tahun untuk mengujinya.

Selain itu, ada kemungkinan peristiwa eksternal, seperti pelepasan statis, yang menyebabkan kegagalan LED. Probabilitas yang agak kecil ini memengaruhi peringkat 50.000 jam vs 100.000 jam.