¿Qué factores afectan la vida útil de las lámparas LED?

La calidad de los chips LED. Los chips LED son los componentes principales de las fuentes de luz LED, y su vida útil determina en gran medida la de las lámparas LED. Hay tres factores que afectan la vida útil de un chip LED: los defectos de la red, el proceso de empaquetado y la calidad del fósforo. En primer lugar, el material que compone el chip LED es el cristal.

En la Figura 3 se muestra un cristal ideal. Si la disposición reticular no es óptima y faltan filas en algunos puntos, como se muestra en la Figura 4, este defecto afectará la vida útil del chip LED. Además, si las impurezas dopadas en el chip LED no son las necesarias, también afectará la vida útil de la fuente de luz LED.

En segundo lugar, que el embalaje del LED sea adecuado también es un factor importante que afecta la vida útil del chip. Actualmente, varias empresas de renombre mundial, como Cree, Lumilends y Nichia de Japón, cuentan con un alto nivel de tecnología de embalaje. Esta tecnología también está protegida por patentes y garantiza la vida útil de sus LED. Sin embargo, la mayoría de las demás empresas tienen muchas imitaciones del proceso de embalaje de sus productos. Estos productos tienen una apariencia aceptable, pero la estructura y la calidad del proceso son deficientes, lo que afecta gravemente la vida útil de los LED.

Además, el rendimiento de los chips LED presenta cierto grado de dispersión. Antes del embalaje, deben clasificarse según su área, eficiencia lumínica y otros indicadores. Si el chip no se clasifica antes del embalaje, la potencia lumínica del producto final será inevitablemente desigual. Es decir, el embalaje y la clasificación de los LED también son factores importantes que afectan su vida útil.

Finalmente, la calidad del fósforo también afecta la vida útil del chip LED. Actualmente, existen muchas maneras de que los chips LED produzcan luz blanca, dos de ellas mediante polvo de fósforo. Un método consiste en recubrir el chip LED de luz azul con fósforo YAG (granate de itrio y aluminio).

Como se mencionó anteriormente, los fotones con longitudes de onda cortas son más energéticos que los fotones con longitudes de onda largas. Por lo tanto, la luz azul (longitud de onda corta) emitida por el chip excita el fósforo para producir luz verde amarillenta de 500 nm a 560 nm (longitud de onda mayor que la luz azul), luz azul y verde amarillenta. Fotosíntesis de luz blanca. El costo de obtener luz blanca con este método es relativamente bajo, pero es difícil controlar la uniformidad del fósforo, y después de que el chip se use por un período de tiempo, el efecto de la luz y la temperatura de color cambiarán en consecuencia. Otro método es dejar que el chip LED emita rayos ultravioleta, que luego excitan los fósforos RGB (colores primarios rojo, verde y azul) para producir luces de colores primarios rojo, verde y azul, y luego mezclar las luces de los tres colores primarios para obtener luz blanca.

Debido a la alta energía fotónica de los rayos ultravioleta, la resina epoxi del material de embalaje se deteriora con facilidad, lo que afecta la vida útil del chip LED. Si el chip LED se convierte en el "punto débil" de la vida útil de la lámpara LED, ¿cuál de los tres factores mencionados anteriormente presenta un problema? ¿Cuál es el punto débil que afecta la vida útil del chip LED y de la lámpara? 2. Sistema de disipación de calor del LED. En cuanto a las lámparas LED, existen diversas teorías sobre la presencia de infrarrojos y la cantidad de calor que generan. De hecho, el valor teórico del flujo luminoso de la fuente de luz LED para emitir luz blanca debe ser superior a 300 lm/W.

La fuente de luz LED de alta potencia actualmente solo alcanza entre 80 lm/W y 100 lm/W. Esto significa que casi un tercio de la energía eléctrica se convierte en luz visible y la mayor parte en energía térmica. Esta energía térmica debe disiparse mediante conducción y radiación térmica. Por lo tanto, el sistema de disipación térmica de las lámparas LED de alta potencia es fundamental.

La unión PN de una fuente de luz LED es muy sensible a la temperatura. Las altas temperaturas reducen considerablemente la vida útil del chip LED. Como se muestra en la Figura 6, esta es la degradación luminosa de los LED blancos de alta potencia de Cree. Según la práctica internacional (también estipulada en la especificación original de la fuente de luz), la vida útil de la fuente de luz se define como: cuando el flujo luminoso decae al 70 % de su valor inicial, la fuente de luz permanece inactiva incluso al final de su vida útil.

La vida útil de la unión PN de la fuente de luz LED a diferentes temperaturas se muestra en la intersección de la línea horizontal verde y cada curva de la figura. En la Figura 6 se puede observar que, a una temperatura de 75 °C, la vida útil es de 51 000 h (curva verde); a una temperatura de 85 °C, la vida útil es de 22 000 h (curva amarilla); a una temperatura de 95 °C, la vida útil es de 18 000 h (curva rosa); y a una temperatura de 105 °C, la vida útil es de 12 000 h (curva roja). De hecho, la temperatura de la unión PN de las lámparas LED de alta potencia ronda actualmente los 105 °C, lo que significa que la vida útil del chip LED es de tan solo más de 10 000 horas.

Si la disipación de calor de la lámpara no es buena, la temperatura de la unión PN del chip LED aumentará demasiado, lo que provocará daños rápidos en el chip. En este caso, el sistema de disipación de calor se convierte en la clave para la vida útil de las lámparas LED. Este sistema tiene una gran influencia en la vida útil de los chips LED. Si se instalan chips de la misma calidad en diferentes lámparas, su vida útil variará varias veces, incluso decenas de veces. Para el éxito del diseño de una lámpara, además del sistema óptico, el sistema de disipación de calor juega un papel decisivo.

3. Potencia de accionamiento. La potencia de accionamiento es fundamental en la vida útil de las lámparas LED. Este problema suele pasarse por alto y puede ser un obstáculo en la promoción actual de lámparas LED de alta potencia. Al revisar las lámparas, a menudo se observa que el chip LED no está dañado, pero la fuente de alimentación sí lo está. Generalmente, la vida útil del chip LED es mucho mayor que la de la fuente de alimentación.

Por ejemplo, el producto 7090XR-E de la serie XLamp de Cree es un chip LED de luz blanca. Sus parámetros de funcionamiento típicos son 3,5 V, 700 mA (2,45 W) y la temperatura de la unión PN es de 80 °C (esta temperatura solo se puede alcanzar con un sistema de disipación de calor muy bueno). Cuando el flujo luminoso decae al 70 % de su valor inicial, la vida útil del chip es de 50 000 h. Actualmente, la vida útil del chip con potencia de conducción óptima supera las 30 000 h, mientras que la del chip con potencia de conducción inferior es de tan solo unos pocos miles de horas.

Si las lámparas LED utilizan chips de alta calidad y el sistema de disipación de calor es eficiente, la vida útil de la fuente de alimentación puede ser un punto débil. Se utilizan cuatro estándares diferentes para los indicadores de vida útil y degradación de la luz, y a menudo se desconocen las fuentes de luz LED. Esto genera malentendidos. Como todos sabemos, existen dos versiones de la vida útil de las fuentes de luz tradicionales: la vida completa y la vida efectiva. La vida completa se define como el tiempo total acumulado de encendido de la fuente de luz desde el encendido hasta el final de su vida útil (apagado).

La vida útil se refiere al tiempo acumulado de encendido de la fuente de luz cuando su flujo luminoso decae al 70 % de su valor inicial tras el encendido. Dado que el flujo luminoso de la fuente de luz puede durar mucho tiempo desde el 70 % de su valor inicial hasta el final de su vida útil (no brillante), la vida útil de la mayoría de las fuentes de luz es mucho menor que su vida útil completa. La fuente de luz LED es una fuente de luz nueva, y su vida útil no genera controversia.

Actualmente, L70 se considera el estándar para evaluar la vida útil de las fuentes de luz LED a nivel mundial. El denominado L70 se refiere a la vida útil efectiva de la fuente de luz cuando su flujo luminoso inicial se considera 1,0 (es decir, 100 %) y este decae al 70 % de su valor inicial. En la industria nacional de LED, algunos fabricantes consideran la atenuación del flujo luminoso al 50 % del valor inicial (comúnmente conocida como vida media) como el estándar de vida útil de las luces LED.

Se puede ver en la Figura 6 que cuando la temperatura de trabajo de la unión PN del LED es de 105 °C, la vida útil es de 12 000 h cuando la luz decae al 70 % del valor inicial, y la vida útil es de 21 000 h cuando la luz decae al 50 % del valor inicial. Los dos valores son bastante diferentes. Los técnicos involucrados en aplicaciones de iluminación pueden hacer juicios erróneos si no conocen la diferencia entre los dos estándares. 5 Acerca del índice de reproducción cromática y la temperatura de color Para las lámparas LED en el escenario de cine y televisión, incluso si el flujo luminoso no ha decaído al 70 % del valor inicial, si el índice de reproducción cromática Ra disminuye demasiado o la temperatura de color de la fuente de luz cambia demasiado, debe considerarse como el final de su vida útil.

Debido a que el índice de reproducción cromática o la temperatura de color cambian demasiado y la temperatura de color de cada lámpara es diferente, la lámpara pierde su valor de uso.