Welke factoren beïnvloeden de levensduur van LED-lampen?

De kwaliteit van led-chips: led-chips vormen de kerncomponenten van led-lichtbronnen en hun levensduur bepaalt grotendeels de levensduur van led-lampen. Er zijn drie factoren die de levensduur van een led-chip beïnvloeden: de roosterdefecten van de chip, het verpakkingsproces en de kwaliteit van de fosfor. Ten eerste is het materiaal waaruit de led-chip bestaat kristal.

Een ideaal kristal is weergegeven in figuur 3. Als de roosterindeling niet optimaal is en er op sommige plaatsen geen rijen aanwezig zijn, zoals weergegeven in figuur 4, zal dit defect de levensduur van de led-chip beïnvloeden. Bovendien zal het, als de onzuiverheden in de led-chip niet de gewenste dotering hebben, ook de levensduur van de led-lichtbron beïnvloeden.

Ten tweede is de vraag of de verpakking van de led geschikt is, ook een belangrijke factor die de levensduur van de chip beïnvloedt. Momenteel beschikken verschillende wereldberoemde bedrijven zoals Cree, Lumilends en Nichia uit Japan over een relatief hoog niveau van verpakkingstechnologie. De verpakkingstechnologie voor leds wordt ook beschermd door patenten en de levensduur van de leds wordt gegarandeerd. De meeste andere bedrijven hebben echter veel imitaties van productprocesverpakkingen. Deze producten zien er goed uit, maar de processtructuur en -kwaliteit zijn slecht, wat de levensduur van leds ernstig beïnvloedt.

Bovendien vertonen de prestaties van ledchips een zekere mate van spreiding. Vóór de verpakking moeten ze worden geclassificeerd en ingedeeld op basis van het type ledchip, de lichtopbrengst en vele andere indicatoren. Als de chip niet vóór de verpakking wordt weggegooid, zal de lichtopbrengst van het eindproduct na verpakking onvermijdelijk ongelijkmatig zijn. Dat wil zeggen dat de verpakking van leds en het weggooien vóór de verpakking ook belangrijke factoren zijn die de levensduur van leds beïnvloeden.

Ten slotte heeft de kwaliteit van de fosfor ook invloed op de levensduur van de ledchip. Momenteel zijn er veel manieren waarop ledchips wit licht kunnen produceren, waaronder fosforpoeder. Eén daarvan is het coaten van YAG-fosfor (yttrium-aluminium-granaat) op de ledchip met blauw licht.

Zoals eerder vermeld, zijn fotonen met korte golflengtes energieker dan fotonen met lange golflengtes. Daarom exciteert het blauwe licht (korte golflengte) dat door de chip wordt uitgezonden de fosfor om geelgroen licht van 500 nm tot 560 nm (langere golflengte dan blauw licht), blauw licht en geelgroen licht te produceren. Fotosynthese van wit licht. De kosten voor het verkrijgen van wit licht met deze methode zijn relatief laag, maar het is moeilijk om de uniformiteit van de fosfor te regelen, en na enige tijd van gebruik van de chip zullen het lichteffect en de kleurtemperatuur dienovereenkomstig veranderen. Een andere methode is om de ledchip ultraviolette stralen te laten uitzenden, die vervolgens RGB-fosforen (primaire kleuren rood, groen en blauw) exciteren om rode, groene en blauwe primaire kleuren te produceren, en vervolgens de drie primaire kleuren te mengen tot wit licht.

Omdat de fotonenergie van ultraviolette straling relatief hoog is, veroudert de epoxyhars van het verpakkingsmateriaal snel, wat ook de levensduur van de ledchip beïnvloedt. Als de ledchip de "korte printplaat" wordt van de ledlamp, welke van de drie bovengenoemde factoren vormt dan een probleem? Welke van de drie "korte printplaten" beïnvloedt de levensduur van de ledchip en de lamp? 2. Warmteafvoersysteem voor ledlampen. Er bestaan ​​verschillende theorieën over de aanwezigheid van infrarood en de hoeveelheid warmte die wordt gegenereerd. Sterker nog, de theoretische waarde van de lichtstroom van de ledlichtbron om wit licht uit te stralen, moet boven de 300 lm/W liggen.

De krachtige ledlichtbron bereikt momenteel slechts 80 lm/W tot 100 lm/W. Dit betekent dat bijna een derde van de elektrische energie wordt omgezet in zichtbaar licht en het grootste deel van de elektrische energie wordt omgezet in warmte-energie. De warmte-energie moet worden afgevoerd in de vorm van warmtegeleiding en warmtestraling. Daarom is het warmteafvoersysteem van krachtige ledlampen erg belangrijk.

De PN-overgang van een led-lichtbron is zeer temperatuurgevoelig. Hoge temperaturen verkorten de levensduur van de led-chip aanzienlijk. Zoals weergegeven in figuur 6, is dit de lichtafname van hoogvermogen witte leds, zoals aangegeven door Cree. Volgens internationale praktijk (ook vastgelegd in de oorspronkelijke specificaties van de lichtbron) wordt de effectieve levensduur van de lichtbron gedefinieerd als: wanneer de lichtstroom afneemt tot 70% van de oorspronkelijke waarde, is de lichtbron zelfs aan het einde van zijn levensduur.

De effectieve levensduur van de PN-overgang van de led-lichtbron bij verschillende temperaturen wordt weergegeven in het snijpunt van de groene horizontale lijn en elke curve in de afbeelding. Uit afbeelding 6 blijkt dat bij een temperatuur van de PN-overgang van 75 °C de levensduur 51.000 uur bedraagt ​​(groene curve); bij een temperatuur van 85 °C is de levensduur 22.000 uur (gele curve); bij een temperatuur van 95 °C is de levensduur 18.000 uur (roze curve); bij een temperatuur van 105 °C is de levensduur 12.000 uur (rode curve). Sterker nog, de PN-overgangstemperatuur van hoogvermogen led-lampen bedraagt ​​momenteel ongeveer 105 °C, wat betekent dat de levensduur van de led-chip slechts meer dan 10.000 uur bedraagt.

Als de warmteafvoer van de lamp niet goed is, zal de temperatuur van de PN-overgang van de led-chip te hoog oplopen en zal de led-chip snel beschadigd raken. Op dat moment wordt het warmteafvoersysteem de "korte levensduur" van ledlampen. Het warmteafvoersysteem heeft een grote invloed op de levensduur van led-chips. Als chips van dezelfde kwaliteit in verschillende lampen worden geplaatst, zal de levensduur meerdere of zelfs tientallen keren variëren. Of een lamp succesvol is, hangt af van het optische systeem en speelt het warmteafvoersysteem een ​​doorslaggevende rol.

3 Aandrijfvermogen Het aandrijfvermogen speelt een belangrijke rol in de levensduur van ledlampen. Dit is een probleem dat gemakkelijk over het hoofd wordt gezien en dat mogelijk ook een knelpunt vormt in de huidige promotie van krachtige ledlampen. Bij het controleren van lampen komt het vaak voor dat de ledchip niet beschadigd is, maar de aandrijfvoeding defect is. Over het algemeen is de levensduur van de ledchip veel langer dan die van de aandrijfvoeding.

Zo is de 7090XR-E uit de XLamp-serie van Cree een witte ledchip met een typische bedrijfsspanning van 3,5 V en 700 mA (2,45 W) en een PN-overgangstemperatuur van 80 °C (deze temperatuur kan alleen worden bereikt met een zeer goed warmteafvoersysteem). Wanneer de lichtstroom afneemt tot 70% van de oorspronkelijke waarde, bedraagt ​​de levensduur van de chip 50.000 uur. Momenteel bedraagt ​​de levensduur van de chip met het hoogste vermogen meer dan 30.000 uur, terwijl de levensduur van de chip met het laagste vermogen slechts enkele duizenden uren bedraagt.

Als ledlampen hoogwaardige chips gebruiken en het warmteafvoersysteem goed is uitgevoerd, kan de levensduur van de voeding een zwakke schakel worden. Er worden verschillende normen gebruikt voor de indicatoren van de effectieve levensduur en het lichtverval, en er is vaak weinig bekend over ledlichtbronnen. Dit leidt tot misverstanden. Zoals we allemaal weten, bestaan ​​er twee versies van de levensduur van traditionele lichtbronnen: de volledige levensduur en de effectieve levensduur. De volledige levensduur wordt gedefinieerd als de totale cumulatieve ontstekingstijd van de lichtbron vanaf het ontsteken tot het einde van de levensduur (niet branden).

De effectieve levensduur verwijst naar de cumulatieve ontsteektijd van de lichtbron wanneer de lichtstroom na het ontsteken van de lichtbron afneemt tot 70% van de oorspronkelijke waarde. Omdat de lichtstroom van de lichtbron lang meegaat, van 70% van de oorspronkelijke waarde tot het einde van de levensduur (niet fel), is de effectieve levensduur van de meeste lichtbronnen veel korter dan de volledige levensduur. De led-lichtbron is een nieuwe lichtbron en de effectieve levensduur ervan is niet controversieel.

Tegenwoordig wordt L70 wereldwijd gebruikt als standaard voor het evalueren van de levensduur van led-lichtbronnen. De zogenaamde L70 verwijst naar de effectieve levensduur van de lichtbron wanneer de initiële lichtstroom van de led-lichtbron wordt beschouwd als 1,0 (d.w.z. 100%) en de lichtstroom afneemt tot 70% van de oorspronkelijke waarde. In de binnenlandse led-industrie beschouwen sommige fabrikanten de lichtstroomafname tot 50% van de oorspronkelijke waarde (algemeen bekend als de halfwaardetijd) als de levensduurnorm voor ledlampen.

Uit figuur 6 blijkt dat wanneer de bedrijfstemperatuur van de PN-overgang van de LED 105 °C is, de levensduur 12.000 uur bedraagt ​​wanneer het licht afneemt tot 70% van de beginwaarde, en de levensduur 21.000 uur wanneer het licht afneemt tot 50% van de beginwaarde. De twee waarden zijn behoorlijk verschillend. Technici die zich bezighouden met verlichtingstoepassingen kunnen verkeerde oordelen vellen als ze het verschil tussen de twee normen niet kennen. 5 Over de kleurweergave-index en kleurtemperatuur Voor LED-lampen in de film- en televisiefase geldt dat als de kleurweergave-index Ra te veel afneemt of de kleurtemperatuur van de lichtbron te veel verandert, dit moet worden beschouwd als het einde van de levensduur, zelfs als de lichtstroom niet is afgenomen tot 70% van de beginwaarde.

Omdat de kleurweergave-index of kleurtemperatuur te veel verandert en de kleurtemperatuur van elke lamp anders is, verliest de lamp zijn gebruikswaarde.