КАК УВЕЛИЧИТЬ СРОК СЛУЖБЫ СВЕТОДИОДНЫХ ЛАМП ИЗ КИТАЯ

Как увеличить срок службы светодиодных ламп из китая

КАК УВЕЛИЧИТЬ СРОК СЛУЖБЫ СВЕТОДИОДНЫХ ЛАМП ИЗ КИТАЯ

Излучение света в светодиоде происходит в результате рекомбинации инжектированных носителей в активной области. Зарождение и рост дислокаций, также как преципитация узловых атомов, приводит к деградации внутренней части этой области.

Эти процессы могут осуществиться только при наличии дефекта кристаллической структуры; высокая плотность инжектированного тока, разогрев из-за инжектированного тока и тока утечки, а также испускаемый свет ускоряют развитие дефекта.

Выбор материала из которого изготовлен светодиод имеет значение, так как система AlGaAs/GaAs гораздо более чувствительна к этому механизму отказа, чем система InGaAs (P)/InP.

Система InGaN/GaN (для светодиодов голубого и зеленого излучения) нечувствительна к дефектам. В активных областях могут встречаться простые p-n-переходы, встроенные гетероструктуры и множественные квантовые ямы. На границах раздела таких структур неизбежны изменения химического состава или даже параметров решетки.

При высоком уровне инжекции химические компоненты могут мигрировать путем электромиграции в другие области.

Структурные изменения порождают кристаллические дефекты наподобие дислокаций и точечных дефектов, которые ведут себя как неизлучающие центры, препятствующие естественной излучающей рекомбинации и в результате генерирующие дополнительное тепло внутри активного слоя.

Срок службы светодиодной лампы

Одно из основных преимуществ диодных ламп — это ее долговечность. Производители выпускают светодиодные лампы, рассчитанные на работу в течении 20-50 тысяч часов. Если ежедневно использовать LED-лампу в течение 8 часов, то она прослужит около 15 лет.

 Но надо помнить, что долговечность светодиодной лампы — это не ее гарантийный срок службы. Два этих понятия не стоит путать.Гарантийный срок эксплуатации светодиодных ламп разных производителей составляет 1-3 года. И это означает, что это то время, за которое LED-лампа потеряет только 30% своей яркости.

Ведь показателем старения у светодиодных ламп служит такой параметр, как уменьшение светового потока. В нормативах указано, что через 20 тысяч часов уменьшение светового потока не должен превышать 30%. Это значит, что первые 4-5 года светодиодная лампа должна сохранить заявленную производителем яркость.

 Потом они постепенно теряют свою яркость. И происходит это настолько плавно, что в жизни, заметить это, невозможно.

Сравнение срока службы светодиодной лампы в сравнении с другими источниками света хорошо видно в таблице:

Электростатический разряд и электрическая перегрузка

Полупроводники чувствительны к дефектам, вызванным электростатическим разрядом (ЭСР). Видами отказа из-за ЭСР могут быть внезапный отказ, параметрические сдвиги или внутреннее повреждение, приводящее к деградации в процессе последующей эксплуатации.

Согласно существующим нормативам, чувствительность светодиодов к ЭСР должна быть больше 100 В при тестировании на модели человеческого тела. Пробой из-за перегрузки и ЭСР являются существенной проблемой для светодиодов.

Иногда разработчики используют диод Зинера или барьер Шотки для достижения определенного класса по ЭСР. Большинство коммерческих InGaN/GaN светодиодов формируется на сапфировых подложках, не имеющих электрической проводимости.

Это приводит к появлению остаточного электрического заряда в приборе, что делает его более чувствительным к повреждениям, вызванным электростатическим разрядом и перегрузкой.

Деградация электродов

Деградация электродов в светодиодах в основном имеет место на электроде р-области (обычно прибор состоит из подложки n-типа, и электрод р-области формируется вблизи активной области прибора).

Основная причина деградации электрода заключается в диффузии металла во внутреннюю область (так называемая периферийная диффузия) полупроводника.

Диффузия усиливается с увеличением инжектированного тока и температуры.

К сожалению, выбрать подходящий материал для омического контакта к р-области светодиодов InGaN/GaN довольно сложно из-за большой ширины запрещенной зоны GaN р-типа. Электрод должен обладать меньшим коэффициентом взаимной диффузии составляющих, инженеры иногда применяют барьерный слоя для подавления эффектов электромиграции.

Проблемы с токовым насыщением в мощных светодиодах более серьезны. Для решения этих проблем нужно оптимизировать конструкцию электрода светодиода и вертикальную составляющую электрического тока.

Электроды из некоторых материалов, таких как прозрачный проводящий оксид индия-олова (ITO), или отражающих металлов (серебро) подвержены таким проблемам как электромиграция и термическая нестабильность.

Деградация рабочей кромки является серьезной проблемой для светодиодов на AlGaAs/GaAs, излучающих видимый свет, но нехарактерна для светодиодов диодов на InGaAsP. Окисление путем фотохимических реакций приводит к увеличенным значениям порогового тока и, соответственно, уменьшению времени жизни светодиода.

Другим типом отказа рабочей кромки является так называемый катастрофический оптический дефект (КОД) — когда величина световой энергии превосходит определенный уровень и рабочая кромка начинает плавиться.

Отказ оптоэлектронных приборов, в обычных условиях устойчивых к деградации рабочей кромки, может быть инициирован повреждениями при обработке, посторонними загрязнения и дефектами материала светодиода.

Увеличение срока службы светодиодных ламп

:   / 5

Подробности 2811

Светодиоды были включены попарно-параллельно, в итоге — всего 18 пар. Драйвер (стабилизатор тока) для питания светодиодов выполнен в виде отдельного модуля на печатной плате, механически закреплённой внутри цокольной части лампы, не имеющей вентиляционных отверстий.

При наиболее вероятном расположении лампы излучающей поверхностью вниз нагрев воздуха в цокольной части лампы максимален. Таким образом, драйвер находится в ещё более тяжёлых условиях, чем светодиоды. При этом для обеспечения электрической изоляции он помещён в термоусаживаемую трубку. Схема драйвера показана на рис. 3.

В его состав входят два оксидных конденсатора. Судя по маркировке на корпусе, они рассчитаны на работу при температуре до +105 °С. Можно смело предположить, что их рабочая температура превышает это значение.

Указанные обстоятельства позволяли сделать вывод о том, что в этой лампе как её драйвер, так и светодиоды работают в условии значительных температурных перегрузок

При составлении схемы драйвера особое внимание было уделено определению элементов схемы, задающих ток цепочки светодиодов. Типы и номиналы остальных элементов схемы не определялись

Основа драйвера — специализированная микросхема ВР9833А производства компании Bright Power Semiconductor . Ток светодиодов задан с помощью датчика тока, который составлен из двух включённых параллельно резисторов Rcs1 и Rcs2 сопротивлениями 1,6 и 1,8 Ом. Было решено уменьшить ток через светодиоды.

Естественно, при этом снижается и яркость лампы в целом. Задача заключалась в нахождении оптимального баланса между яркостью лампы и увеличением срока её службы. Следует отметить, что какого-либо точного критерия, позволяющего решить эту задачу, нет. Насколько это удалось автору, покажет время.

Снизить ток через светодиоды можно, увеличив сопротивление датчика тока. Для этого надо перерезать печатный проводник, идущий от выходов CS (выводы 7 и 8) микросхемы DA1 к резисторам датчика тока Rcs1 и Rcs2, и установить дополнительный резистор Rд(на рис. 3 выделен цветом).

Для измерения тока через светодиоды был временно и аналогично установлен резистор RT сопротивлением 1 Ом и мощностью 0,5 Вт. Этот резистор не влияет на ток в цепи светодиодов, потому что драйвер обеспечивает стабилизацию тока, текущего через неё, а не напряжение на ней.

По завершении измерений резистор R, следует удалить, заменив его проволочной перемычкой. После подключения лампы к сети переменного тока 230 В были проведены измерения температуры теплоотво-да через 0,5, 1, 1,5 и 2 часа работы.

Это было сделано для выбора оптимального номинала резистора датчика тока, а также определения динамики изменения температуры теплоотвода лампы. Полученные результаты приведены в таблице. www По результатам проведённых работ можно сделать следующие выводы:

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Термическая усталость и короткое замыкание

Разница в коэффициенте термического расширения у соединенных частей и припоя приводит к появлению механических напряжений на этапе изготовления, связанного с термоциклированием.

Термическая усталость обычно наблюдается в приборах, изготовленных с использованием мягкого припоя, в то время как приборы, изготовленные с использованием твердого припоя, стабильны при циклической термической нагрузке. Благодаря относительно высокой смачиваемости, припой на основе олова может перелиться через край контактной площадки и сформировать закоротку.

Отказы, связанные со сборкой в корпус, могут вызываться герметиком, электродными выводами и фосфором. Термические напряжения в герметике являются наиболее частой причиной отказа в светодиодах.

Если — вследствие электрической перегрузки или высокой внешней температуры — температура корпуса достигает температуры перехода стеклянного наполнителя герметика (Tg), смола начинает быстро расширяться. Разница в коэффициенте термического расширения внутренних компонентов светодиода может привести к механическому повреждению.

При очень низких температурах может произойти растрескивание эпоксидной композиции, из которой изготовлены линзы. Высокая температура, вызванная внутренним нагревом и неизлучающей рекомбинацией, и достигающая 150ºС, приводит к пожелтению эпоксидной композиции, что в результате меняет выходную оптическую мощность или цвет излучаемого света.

Если индекс преломления герметика не соответствует индексу преломления полупроводникового материала, индуцированный свет остается в полупроводнике, в результате чего возникает дополнительный источник тепла. В результате перегрева эпоксидной композиции может происходить разрыв или отделение электродного вывода и снижение прочности соединения кристалла с подложкой.

Эти проблемы в свою очередь могут привести к отслоению кристалла и эпоксидной композиции. Механические напряжения, вызванные свинцовыми проводниками являются еще одной причиной, в результате которой в приборе может появиться обрыв. Несоблюдение требований к давлению, положению и направлению в процессе пайки выводов может привести к появлению механических напряжений при нормальной рабочей температуре и изгибанию выводов в опасной близости от кристалла светодиода.

Большинство белых светодиодов используют желтый или красный/зеленый люминофор, которые подвержены термической деградации. Когда разработчики смешивают два или более различных люминофора, составляющие должны иметь сравнимое время жизни и характер деградации для обеспечения насыщенности цвета. Цветовая температура и чистота цвета люминофора также деградируют со временем.

Термическая деградация

Тепловая деградация из-за каверн в припое часто доминирует в светодиодах в первые 10000 часов работы. Количество тепла, выделяющееся при работе светодиодов, требует их монтажа на радиатор или теплопоглощающую подлодку, часто с помощью припоя.

Если каверны в припое создают условия для недостаточного отвода тепла, возникающие горячие точки приводят тепловой деградации и отказу. Образование каверн в припое может происходить из-за нарушения условий обработки или диффузии металла на границе раздела (т.н. каверны по Киркендаллу).

Также образование каверн может происходить из-за электромиграции. Когда в металле протекает достаточно большой ток, вакансии и ионы металлов мигрируют к противоположным полюсам, приводя к образованию каверн (вакансии), кристаллов, бугорков и вискеров.

Рост вискеров, который может начаться под действием внутренних напряжений, температуры, влажности и особенностей материала, обычно происходит на границе между припоем и радиатором и может привести к КЗ.

Срок службы светодиодных ламп: от чего зависит и как его продлить

КАК УВЕЛИЧИТЬ СРОК СЛУЖБЫ СВЕТОДИОДНЫХ ЛАМП ИЗ КИТАЯ

Срок службы светодиодных ламп значительно больше, чем у люминесцентных светильников и лампочек накаливания. При этом стоят светодиодные источники гораздо больше своих конкурентов. Поэтому, чтобы продвинуть свою продукцию, производители акцентируют особое внимание на времени, в течение которого диодное устройство будет сохранять работоспособность.

Относительно срока службы диодных источников света приводятся самые разные цифры, но всегда речь идет о десятках тысяч часов — от 20000 до 50000.

Максимально заявляемый период эксплуатации светодиодных лампочек — 50 тысяч часов. Этот показатель аналогичен 2083 дням (больше 5 лет) непрерывной работы. Для сравнения: лампа накаливания служит тысячи часов, а люминесцентная — от 7 до 10 тысяч.

Информацию о предельных сроках эксплуатации светодиодов следует понимать как ориентировочную, так как данные основываются на результатах ускоренных тестов на износ.

Такие испытания нельзя признать точными, они осуществляются на уровне отдельных компонентов, а не всего светильника в целом.

Опытным же путем — в течение многих лет — проверить реальный срок службы диодных лампочек пока не представляется возможным, так как на рынке они появились меньше двух десятилетий назад.

Несмотря на обещания компаний-производителей, не стоит забывать об отечественных реалиях. Скачки напряжения, некачественная проводка и внезапные отключения электричества — все эти факторы пагубно сказываются на осветительных приборах. Для уличного освещения добавляется еще один негативный момент — погодные условия, которые также сокращают время жизни лампочки.

Причины поломок

Существует несколько причин, приводящих к выходу из строя светодиодного устройства:

  1. Резкий скачок напряжения тока в электросети.
  2. Слишком частые включения-выключения лампочки.
  3. Неправильно сконструированный светильник, вследствие чего происходит перегревание колбы.
  4. Проблемы с электрической проводкой. Чаще всего речь идет о некорректной коммутации и неправильно подобранном сечении проводников.
  5. Физические повреждения светильника. Происходит это не только при намеренном воздействии на лампочку, но и вследствие, к примеру, регулярно повторяющейся вибрации конструкций здания.

Как отличить качественную продукцию от некачественной

Срок эксплуатации светодиодной лампы принято разделять на эффективный и полный. В последнем случае речь идет о времени, когда лампочка полностью выйдет из строя. Под эффективным сроком понимается период, в течение которого интенсивность свечения лампы уменьшится на 30 %.

Производители качественных светодиодных изделий сообщают, что срок эксплуатации устройства соответствует отраслевому стандарту L70 или LM70. Для первого он равняется 30 тысячам часов. Это означает, что спустя указанный период (в часах) яркость лампы уменьшится на 30 %.

Производители менее качественной продукции обычно указывают, сколько служит та или иная лампочка. Иными словами, такие компании говорят сразу о всем сроке службы изделия, умалчивая о снижении интенсивности света спустя какое-то время. В результате у потребителя создается ложное представление о сроке жизни осветительного устройства.

Обратите внимание! Эффективный срок службы лампочки зависит от ее цвета. Для белых светодиодов расчетный период составляет 10 тысяч часов, для красных, синих, зеленых и желтых — примерно 25 тысяч часов.

Также рекомендуется обращать внимание на срок гарантии для лампы. При круглосуточной эксплуатации ежегодно расходуется порядка 9 тысяч часов ресурса светильника. Если производитель гарантирует бесплатный ремонт только в течение года, он не уверен в качестве своей продукции. Если же срок гарантии — от 3 до 5 лет, вероятность приобретения качественной лампочки увеличивается.

Стоит ли покупать дешевые китайские лампы

Многие покупатели соблазняются невысокими ценами на китайскую продукцию. Однако покупка таких ламп содержит немало неприятных подвохов:

  1. Отсутствие гарантийных обязательств. Редко какой продавец в интернете предоставляет гарантию на продаваемые товары. Даже если продукция изначально бракованная, доказать что-либо будет трудно и обмен возможен не всегда.
  2. Завышенные обещания. Товары китайского производства зачастую предлагаются с заманчивыми техническими характеристиками, которые на практике не подтверждаются.
  3. Некачественные светодиоды. Почти все диодные лампочки китайского производства предлагаются без указания конкретной компании-производителя. Такая продукция собирается из дешевых комплектующих и часто изначально бракованная.
  4. Недостаточный спектр освещения. Не рекомендуется использовать дешевые лампы для дома. Если уж такое устройство куплено, лучше установить его для освещения улицы. Некачественный свет негативно сказывается на зрении, особенно детском.
  1. Невысокий индекс цветопередачи. Низкокачественные светодиоды образуют недостаточный световой поток. Возможность восприятия цветов в таком случае снижается многократно. Это практически повсеместно встречающийся недостаток китайской продукции.
  2. Наличие мощных пульсаций. Данный показатель не должен быть выше 20 %, что соответствуют сотне вспышек ежесекундно. Когда их слишком много, глаза быстро устают, что неблагоприятно сказывается не только на зрении, но и на общем состоянии человека. Для китайских светодиодных ламп характерен показатель пульсаций в 30 %.
  3. Плохая репутация. Отзывы о дешевых электротехнических товарах из Китая чаще всего отрицательные.

Можно ли заранее просчитать срок службы светильника

Не существует достоверных методик, позволяющих заранее узнать срок эксплуатации светодиодной лампочки. Поэтому при покупке светильника рекомендуется обращать особое внимание на репутацию производителя.

Особенно актуален данный совет, когда речь идет о приобретении дорогостоящего устройства.

Один из самых эффективных способов узнать о репутации компании — чтение отзывов на форумах, где реальные люди обсуждают достоинства и недостатки продукции той или иной компании.

Способы продления срока службы

Чтобы лампа служила как можно дольше, рекомендуется придерживаться следующих правил:

  1. Протирать поверхность светильника от пыли. Периодически обрабатывать источник света при помощи пылесоса. При этом моющие средства использовать нельзя, так как они могут повредить лампочку.
  2. Светодиодные ленты нельзя наклеивать непосредственно на мебель или обои. Для этого лучше подойдет профиль из алюминия. Данный материал способен забирать избыток тепловой энергии.
  3. Лампа будет работать значительно дольше при правильном теплоотводе. В противном случае неизбежна так называемая «тепловая деградация» светового диода.
  4. Использовать диммер. Данное устройство представляет собой переключатель света с регулировкой яркости. Прибор не слишком сильно влияет на экономию электричества, однако значительно продлевает срок службы светотехнических устройств. Основное его достоинство — уменьшение пусковых токов. Именно они служат основной причиной перегорания ламп.

Светодиодная лампа может служить в течение многих лет, но с учетом реалий отечественных условий использования, светильники редко работают дольше 3-5 лет. При этом срок их работы можно продлить, если строго придерживаться правил эксплуатации.

Срок службы светодиодных ламп: от чего зависит и как его продлить

1,00 / 1

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.