Критерии оценки полезного срока службы светодиодов, светодиодных модулей и осветительных приборов на их основе

Предлагаем Вашему вниманию материал, размещенный на сайте компании "Точка опоры" (оригинал статьи).

В отличие от ламп накаливания полупроводниковые источники света – светодиоды (LED), как правило, не «перегорают» внезапно, а с течением временем под воздействием различных факторов постепенно снижается их яркость (и, соответственно, световой поток).

В зависимости от качества LED процесс такой деградации протекает с различной интенсивностью во времени (см. рис. 1)

Рис. 1. Спад яркости (светового потока) различных типов светодиодов в первые 3000 часов непрерывного горения (результаты стендовых испытаний 2010 года).

Принципиально LED могут проработать свыше 100 тыс. ч, если при эксплуатации соблюдаются надлежащие условия (указанные изготовителем величины прямого тока и температуры p-n перехода (Tj ) – запирающего слоя кристалла).
Кроме того, на продолжительность «жизни» LED могут влиять влажность воздуха и другие факторы, которые присутствуют при работе осветительных приборов на открытом воздухе.

Срок службы LED, LED-модулей и светильников на их базе определяется тотальным выходом из строя излучающих кристаллов (или электронных элементов блоков питания) или деградацией излучающих свойств – снижением светового потока (ФLED) ниже предписанного уровня.
Как выход из строя, так и деградация зависят:

• от прямого тока и температуры внутри светодиода – Tj, которая может увеличиваться при отсутствии эффективного теплоотвода;
• температуры воздуха, окружающего светодиод в светильнике;
• от режимов работы блоков питания и регулирования (драйверов).

Изготовители LED или LED-модулей должны предоставлять достоверные данные о параметрах своих изделий конструкторам и производителям осветительных приборов, чтобы они могли надёжно оценить срок службы светильника или прожектора.
Производители осветительных приборов, в свою очередь, должны снабдить проектировщика осветительной установки и конечного пользователя данными, позволяющими определить периодичность обслуживания (главным образом временные интервалы между заменами).

Средний срок службы Lср – это время суммарной наработки светодиодов испытуемой группы, после которого работоспособными остаются только 50%. Однако практический интерес представляет величина полезного срока службы, по прошествии которого эксплуатация светодиодного прибора становится неэффективной и не рентабельной.

Полезный срок службы LED-модуля или светодиодного светильника определяется главным образом тремя критериями, которые желательно представлять в такой комбинации:

Lx [%, ч] / By [%] / Cz [%]

Например, производитель указал в спецификации такие данные:
Полезный срок службы L80 = 50 000 ч / B50 / C5.
L80 – это значит, что к моменту суммарной наработки 50 тыс. ч ФLED (световой поток LED-модулей или светильника) будет составлять не менее 80% от начального максимума, т.е. спад ФLED будет равен 20%.
B50 – указание на то, 50% LED-модулей после 50 тыс.ч могут иметь ФLED меньше L80.
C5 – вероятность того, что после 50 тыс.ч могут полностью выйти из строя 5% LED-модулей.
Сегодня производители чаще всего приводят величину полезного срока службы Lх по критерию спада светового потока до 70 или 80% от начального: L70 или L80
Концерны Osram, Toshiba и Cree предпочитают указывать полезный срок службы своих LED-модулей по критерию L70 (спад ФLED на 30%), хотя, как показывает опыт эксплуатации, в большинстве случаев деградация излучения у продукции указанных производителей после 50 тыс. ч значительно меньше.

Рис.2. К определению полезного срока службы светодиодов и светодиодных модулей

Рис. 3. К определению срока службы светодиодного светильника