Quali fattori influiscono sulla durata delle lampade a LED?

La qualità dei chip LED I chip LED sono i componenti principali delle sorgenti luminose a LED e la loro durata determina in larga misura la durata delle lampade a LED. Sono tre i fattori che influenzano la durata di un chip LED: i difetti reticolari del chip, il processo di confezionamento e la qualità del fosforo. Innanzitutto, il materiale che compone il chip LED è il cristallo.

Un cristallo ideale è mostrato in Figura 3. Se la disposizione del reticolo non è ottimale e in alcuni punti mancano delle file, come mostrato in Figura 4, questo difetto influirà sulla durata del chip LED. Inoltre, se le impurità drogate nel chip LED non sono quelle di cui abbiamo bisogno, ciò influirà anche sulla durata della sorgente luminosa a LED.

In secondo luogo, anche la ragionevolezza del packaging del LED è un fattore importante che influenza la durata del chip. Attualmente, diverse aziende di fama mondiale come Cree, Lumilends e Nichia in Giappone dispongono di tecnologie di packaging relativamente avanzate. Anche la tecnologia di packaging dei LED è protetta da brevetti e la durata dei LED è garantita. Tuttavia, la maggior parte delle altre aziende ha numerose imitazioni del packaging dei prodotti. Questi prodotti hanno un aspetto gradevole, ma la struttura e la qualità del processo sono scadenti, il che influisce seriamente sulla durata dei LED.

Inoltre, le prestazioni dei chip LED presentano un certo grado di dispersione. Prima del confezionamento, è necessario classificarli e classificarli in base all'area di applicazione, all'efficienza luminosa e a molti altri indicatori. Se il chip non viene classificato in base al tipo di prodotto prima del confezionamento, il livello di emissione luminosa del prodotto finito dopo il confezionamento sarà inevitabilmente disomogeneo. Anche il confezionamento dei LED e la classificazione in base al tipo di prodotto prima del confezionamento sono fattori importanti che incidono sulla durata dei LED.

Infine, anche la qualità del fosforo influisce sulla durata del chip LED. Attualmente, esistono molti modi per produrre luce bianca con i chip LED, due dei quali sono costituiti da polvere di fosforo. Un metodo consiste nel rivestire il chip LED a luce blu con fosforo YAG (granato di ittrio e alluminio, ittrio e alluminio).

Come accennato in precedenza, i fotoni con lunghezze d'onda corte sono più energetici dei fotoni con lunghezze d'onda lunghe. Pertanto, la luce blu (lunghezza d'onda corta) emessa dal chip eccita il fosforo per produrre luce giallo-verde di 500 nm~560 nm (lunghezza d'onda maggiore della luce blu), luce blu e fotosintesi giallo-verde della luce bianca. Il costo per ottenere luce bianca con questo metodo è relativamente basso, ma è difficile controllare l'uniformità del fosforo e, dopo un certo periodo di utilizzo del chip, l'effetto luminoso e la temperatura di colore cambieranno di conseguenza. Un altro metodo consiste nell'emettere raggi ultravioletti dal chip LED, che eccitano i fosfori RGB (colori primari rosso, verde e blu) per produrre luci di colore primari rosso, verde e blu, e quindi miscelare le tre luci di colore primari in luce bianca.

Poiché l'energia dei fotoni dei raggi ultravioletti è relativamente elevata, la resina epossidica del materiale di imballaggio è facilmente soggetta a invecchiamento, il che influirà anche sulla durata del chip LED. Se il chip LED diventa la "scheda corta" della durata della lampada LED, allora quale dei tre fattori sopra menzionati presenta un problema, quale è la "scheda corta" che influisce sulla durata del chip LED e della lampada. 2 Sistema di dissipazione del calore dei LED Quando si parla di lampade a LED, esistono anche varie teorie sulla presenza di infrarossi e sulla quantità di calore generata. Infatti, il valore teorico del flusso luminoso della sorgente luminosa a LED per emettere luce bianca dovrebbe essere superiore a 300 lm/W.

Le sorgenti luminose a LED ad alta potenza attualmente raggiungono solo 80 lm/W~100 lm/W, ovvero circa 1/3 dell'energia elettrica si trasforma in luce visibile e la maggior parte dell'energia elettrica si trasforma in energia termica. L'energia termica deve essere dissipata sotto forma di conduzione e radiazione termica. Pertanto, il sistema di dissipazione del calore delle lampade a LED ad alta potenza è molto importante.

La giunzione PN della sorgente luminosa a LED è molto sensibile alla temperatura. Temperature elevate riducono notevolmente la durata del chip LED. Come mostrato in Figura 6, questo è il decadimento della luce dei LED bianchi ad alta potenza fornito da Cree. Secondo la prassi internazionale (stabilita anche nelle specifiche originali della sorgente luminosa), la durata effettiva della sorgente luminosa è definita come: quando il flusso luminoso decade al 70% del valore iniziale, la sorgente luminosa si spegne anche a fine vita.

La durata effettiva della giunzione PN della sorgente luminosa a LED a diverse temperature è mostrata dall'intersezione della linea orizzontale verde con ciascuna curva nella figura. Dalla Figura 6 si può osservare che quando la temperatura della giunzione PN è di 75 °C, la durata è di 51.000 ore (curva verde); quando la temperatura è di 85 °C, la durata è di 22.000 ore (curva gialla); quando la temperatura è di 95 °C, la durata è di 18.000 ore (curva rosa); quando la temperatura è di 105 °C, la durata è di 12.000 ore (curva rossa). Infatti, la temperatura della giunzione PN delle lampade LED ad alta potenza è attualmente di circa 105 °C, il che significa che la durata del chip LED è di sole 10.000 ore.

Se le condizioni di dissipazione del calore della lampada non sono buone, la temperatura della giunzione PN del chip LED aumenterà eccessivamente e il chip LED si danneggerà rapidamente. In questo caso, il sistema di dissipazione del calore diventa il "cortocircuito" della vita delle lampade a LED. Il sistema di dissipazione del calore ha una grande influenza sulla vita dei chip LED. Se chip della stessa qualità vengono installati in lampade diverse, la durata varierà di diverse volte o addirittura di decine di volte. Una lampada. Che il design sia di successo, oltre al sistema ottico, anche il sistema di dissipazione del calore gioca un ruolo decisivo.

3 Potenza di pilotaggio La potenza di pilotaggio gioca un ruolo chiave nella durata delle lampade a LED. Questo è un problema che viene facilmente trascurato e potrebbe anche rappresentare il collo di bottiglia nell'attuale promozione delle lampade a LED ad alta potenza. Quando si controllano le lampade, spesso accade che il chip LED non sia danneggiato, ma che l'alimentatore di pilotaggio sia difettoso. Generalmente, la durata del chip LED è molto più lunga di quella dell'alimentatore di pilotaggio.

Ad esempio, il prodotto 7090XR-E della serie XLamp di Cree è un chip LED a luce bianca, i cui parametri operativi tipici sono 3,5 V, 700 mA (2,45 W) e la temperatura di giunzione PN è di 80 °C (questa temperatura può essere raggiunta solo con un ottimo sistema di dissipazione del calore). Quando il flusso luminoso decade al 70% del valore iniziale, la durata del chip è di 50.000 ore. Attualmente, la durata della potenza di pilotaggio migliore ha superato le 30.000 ore, mentre quella della potenza di pilotaggio scadente è di sole poche migliaia di ore.

Se le lampade a LED utilizzano chip di alta qualità e il sistema di dissipazione del calore è ben realizzato, la durata dell'alimentatore potrebbe rivelarsi un punto debole. 4 Per gli indicatori di durata effettiva e decadimento della luce vengono utilizzati standard diversi, e spesso si sa poco sulle sorgenti luminose a LED. Questo crea malintesi. Come tutti sappiamo, esistono due versioni della durata delle sorgenti luminose tradizionali: una è chiamata "durata completa" e l'altra è chiamata "durata effettiva". La durata completa è definita come il tempo di accensione cumulativo totale della sorgente luminosa dall'accensione alla fine della vita utile (spenta).

La durata effettiva si riferisce al tempo di accensione cumulativo della sorgente luminosa quando il suo flusso luminoso decade al 70% del valore iniziale dopo l'accensione. Poiché il flusso luminoso della sorgente luminosa può durare a lungo, dal 70% del valore iniziale fino alla fine della vita utile (non brillante), la durata effettiva della maggior parte delle sorgenti luminose è di gran lunga inferiore alla durata utile completa. La sorgente luminosa a LED è una nuova sorgente luminosa e la sua durata effettiva non è controversa.

Attualmente, L70 è generalmente considerato lo standard per la valutazione della durata delle sorgenti luminose a LED in tutto il mondo. Il cosiddetto L70 si riferisce alla durata effettiva della sorgente luminosa quando il flusso luminoso iniziale della sorgente luminosa a LED è considerato pari a 1,0 (ovvero il 100%) e il flusso luminoso decade al 70% del valore iniziale. Nel settore dei LED nazionali, alcuni produttori considerano l'attenuazione del flusso luminoso al 50% del valore iniziale (comunemente nota come emivita) come lo standard di durata delle luci a LED.

Dalla Figura 6 si può osservare che, quando la temperatura di esercizio della giunzione PN del LED è di 105 °C, la durata è di 12.000 ore quando la luce decade al 70% del valore iniziale, e di 21.000 ore quando la luce decade al 50% del valore iniziale. I due valori sono piuttosto diversi. I tecnici impegnati in applicazioni di illuminazione potrebbero formulare giudizi errati se non conoscono la differenza tra i due standard. 5 Informazioni sull'indice di resa cromatica e sulla temperatura di colore Per le lampade a LED utilizzate in ambito cinematografico e televisivo, anche se il flusso luminoso non è decaduto al 70% del valore iniziale, se l'indice di resa cromatica Ra diminuisce eccessivamente o la temperatura di colore della sorgente luminosa cambia eccessivamente, si dovrebbe considerare che la lampada ha raggiunto la fine della sua vita utile.

Poiché l'indice di resa cromatica o la temperatura del colore cambiano troppo e la temperatura del colore di ogni lampada è diversa, la lampada perde il suo valore d'uso.