Срок службы изделий на светодиодах

Понятие срока службы:

Для стандартных ламп — это время за которое 50% изделий выйдет из строя.

Для светодиода — это время после выработки которого происходит снижение яркости светодиода на 30% (50% — по различным данным)

Характеристика зависимости срока службы качественного светодиода от температуры на кристалле выглядит следующим образом:

Рисунок 1. График зависимости срока службы светодиода от температуры на кристалле

Данный график справедлив для светодиодов с максимальной температурой на кристалле не менее 135 градусов и тепловым сопротивлением между кристаллом и точкой пайки не более 10^oС/Вт.

Таким образом, срок службы светодиода, а следовательно и светодиодного изделия, определяется режимом эксплуатации: рабочий ток прибора, рассеиваемая мощность и температура как на кристалле, так и окружающей среды. А главным определяющим фактором является — температура.

Правильность проектирования светодиодных изделий определяет срок службы светодиодных изделий.

Как определить какая температура на кристалле изделия? Это очень просто:

Рисунок 2. Температурное распределение

Согласно рисунку известны следующие данные:

1. R_{th j-s} = 10^oС/Вт — температурное сопротивление перехода «кристалл-точка пайки» в светодиоде
2. R_{th s-b} = 1,6^oС/Вт — температурное сопротивление алюминиевой печатной платы
3. Температура на радиаторе 65^oC

Если используется мощный светодиод, то температура на кристалле будет зависеть от режима эксплуатации светодиода:

Ток 350 мА (падение напряжения на светодиоде 3,3 В):

T_j = T_b + R_{th j-b} x PLED = 65 + 11,6×0,35×3,3 = 78,4^oC

Ток 500 мА (падение напряжения на светодиоде 3,4 В):

T_j = T_b + R_{th j-b} x PLED = 65 + 11,6×0,5×3,4 = 84,7^oC

Таким образом, по  вышеприведенным графикам, зная температуру на корпусе светодиодного изделия, вычислив температуру на кристалле,  можно спрогнозировать срок службы светодиодного изделия.

Естественно, срок службы светодиодного изделия будет отличаться в различных условиях эксплуатации: так при температуре окружающей среды −40С кристалл прогреется не более чем до 25-30С, а следственно срок службы изделия может исчисляться сотнями тысяч часов и жизненный цикл изделия будет определятся уже работоспособностью всех радиокомпонентов в целом. При температуре +40С напротив: кристалл прогреется до 75-90 ^oС  и срок службы будет порядка 35.000 часов (произойдет снижение яркости изделия на 30%). После этого изделие продолжит работу с дополнительным снижением яркости.

Данный расчет действителен для изделий, где светомодуль на основе алюминиевой платы установлен непосредственно на корпус-радиатор или радиатор. При ином конструктивном расположении компонентов требуется учитывать дополнительные тепловые сопротивления сред или производить замер непосредственно с теплоотвода светодиода.