Quais fatores afetam a vida útil das lâmpadas LED?

A qualidade dos chips de LED Os chips de LED são os principais componentes das fontes de luz LED, e sua vida útil determina em grande parte a vida útil das lâmpadas LED. Existem três fatores que afetam a vida útil de um chip de LED: os defeitos da estrutura do chip, o processo de embalagem e a qualidade do fósforo. Em primeiro lugar, o material que compõe o chip de LED é o cristal.

Um cristal ideal é mostrado na Figura 3. Se o arranjo da rede não for tão bom e houver falta de fileiras em alguns pontos, como mostrado na Figura 4, esse defeito afetará a vida útil do chip de LED. Além disso, se as impurezas dopadas no chip de LED não forem as necessárias, isso também afetará a vida útil da fonte de luz LED.

Em segundo lugar, a adequação da embalagem do LED também é um fator importante que afeta a vida útil do chip. Atualmente, diversas empresas de renome mundial, como a Cree, a Lumilends e a Nichia do Japão, possuem níveis relativamente altos de tecnologia de embalagem. A tecnologia de embalagem de LED também é protegida por patentes, e a vida útil de seus LEDs é garantida. No entanto, a maioria das outras empresas possui muitas imitações de embalagens de processo de produtos. Esses produtos têm boa aparência, mas a estrutura e a qualidade do processo são ruins, o que afeta seriamente a vida útil dos LEDs.

Além disso, o desempenho dos chips de LED apresenta um certo grau de dispersão. Antes da embalagem, eles devem ser classificados de acordo com a área de aplicação do chip de LED, eficiência luminosa e muitos outros indicadores. Se o chip não for descartado antes da embalagem, a taxa de saída de luz do produto acabado após a embalagem será inevitavelmente irregular. Ou seja, a embalagem dos LEDs e o descarte antes da embalagem também são fatores importantes que afetam a vida útil dos LEDs.

Por fim, a qualidade do fósforo também afeta a vida útil do chip de LED. Atualmente, existem muitas maneiras de os chips de LED produzirem luz branca, duas delas por meio do pó de fósforo. Um método é revestir o chip de luz azul do LED com fósforo YAG (granada de ítrio e alumínio).

Como mencionado anteriormente, os fótons com comprimentos de onda curtos são mais energéticos do que os fótons com comprimentos de onda longos. Portanto, a luz azul (comprimento de onda curto) emitida pelo chip excita o fósforo para produzir luz amarelo-esverdeada de 500 nm a 560 nm (comprimento de onda maior que a luz azul), luz azul e amarelo-esverdeada. A fotossíntese da luz branca. O custo de obtenção de luz branca por esse método é relativamente baixo, mas é difícil controlar a uniformidade do fósforo e, após o uso do chip por um período de tempo, o efeito da luz e a temperatura da cor mudarão de acordo. Outro método é deixar o chip de LED emitir raios ultravioleta, que então excitam os fósforos RGB (cores primárias vermelho, verde e azul) para produzir luzes primárias de cores vermelha, verde e azul e, em seguida, misturar as três luzes primárias de cores em luz branca.

Como a energia dos fótons dos raios ultravioleta é relativamente alta, a resina epóxi do material de embalagem envelhece facilmente, o que também afeta a vida útil do chip de LED. Se o chip de LED se tornar a "placa curta" da vida útil da lâmpada LED, qual dos três fatores acima é problemático? Qual é a "placa curta" que afeta a vida útil do chip de LED e da lâmpada? 2. Sistema de dissipação de calor do LED. Ao falar sobre lâmpadas LED, também existem várias teorias sobre a presença de infravermelho e a quantidade de calor gerada. De fato, o valor teórico do fluxo luminoso da fonte de luz LED para emitir luz branca deve ser superior a 300 lm/W.

A fonte de luz LED de alta potência atualmente atinge apenas 80 lm/W a 100 lm/W, ou seja, quase 1/3 da energia elétrica se transforma em luz visível, e a maior parte dela se transforma em energia térmica. A energia térmica deve ser dissipada na forma de condução e radiação de calor. Portanto, o sistema de dissipação de calor das lâmpadas LED de alta potência é muito importante.

A junção PN da fonte de luz LED é muito sensível à temperatura. Altas temperaturas reduzem significativamente a vida útil do chip de LED. Conforme mostrado na Figura 6, trata-se da decadência da luz em LEDs brancos de alta potência, fornecida pela Cree. De acordo com a prática internacional (também estipulada na especificação original da fonte de luz), a vida útil da fonte de luz é definida como: quando o fluxo luminoso decai para 70% do valor inicial, a fonte de luz permanece inalterada até o fim de sua vida útil.

A vida útil da junção PN da fonte de luz LED em diferentes temperaturas é mostrada na intersecção da linha horizontal verde com cada curva na figura. Pode-se observar na Figura 6 que, quando a temperatura da junção PN é de 75 °C, a vida útil é de 51.000 h (curva verde); quando a temperatura é de 85 °C, a vida útil é de 22.000 h (curva amarela); quando a temperatura é de 95 °C, a vida útil é de 18.000 h (curva rosa); quando a temperatura é de 105 °C, a vida útil é de 12.000 h (curva vermelha). De fato, a temperatura da junção PN de lâmpadas LED de alta potência é atualmente de cerca de 105 °C, ou seja, a vida útil do chip de LED é de apenas mais de 10.000 horas.

Se a condição de dissipação de calor da lâmpada não for boa, a temperatura da junção PN do chip de LED aumentará muito, e o chip de LED será danificado rapidamente. Nesse momento, o sistema de dissipação de calor se torna o "prancha curta" da vida útil das lâmpadas de LED. O sistema de dissipação de calor tem grande influência na vida útil dos chips de LED. Se chips da mesma qualidade forem colocados em lâmpadas diferentes, a vida útil variará várias vezes ou até dezenas de vezes. Para o sucesso do projeto de uma lâmpada, além do sistema óptico, o sistema de dissipação de calor desempenha um papel decisivo.

3 Potência de acionamento A potência de acionamento desempenha um papel fundamental na vida útil das lâmpadas LED. Este é um problema facilmente ignorado e pode ser o gargalo na promoção atual de lâmpadas LED de alta potência. Ao verificar as lâmpadas, muitas vezes acontece que o chip LED não está danificado, mas a fonte de alimentação de acionamento está com defeito. Geralmente, a vida útil do chip LED é muito maior do que a da fonte de alimentação de acionamento.

Por exemplo, o produto 7090XR-E da série XLamp da Cree é um chip LED de luz branca com parâmetros operacionais típicos de 3,5 V, 700 mA (2,45 W) e temperatura da junção PN de 80 °C (esta temperatura só pode ser alcançada com um sistema de dissipação de calor muito bom). Quando o fluxo luminoso decai para 70% do valor inicial, a vida útil do chip é de 50.000 horas. Atualmente, a vida útil da melhor potência de acionamento ultrapassa 30.000 horas, enquanto a vida útil da potência de acionamento inferior é de apenas alguns milhares de horas.

Se as lâmpadas LED utilizarem chips de alta qualidade e o sistema de dissipação de calor for bem executado, a vida útil da fonte de alimentação pode se tornar um ponto fraco. 4 Padrões diferentes são usados ​​para os indicadores de vida útil e decaimento da luz, e pouco se sabe sobre fontes de luz LED. Muitas pessoas criam mal-entendidos. Como todos sabemos, existem duas versões da vida útil das fontes de luz tradicionais: uma é chamada de vida útil total e a outra é chamada de vida útil. A vida útil total é definida como o tempo total de ignição cumulativo da fonte de luz, desde a ignição até o fim da vida útil (sem acender).

A vida útil refere-se ao tempo de ignição cumulativo da fonte de luz quando seu fluxo luminoso decai para 70% do valor inicial após a ignição. Como o fluxo luminoso da fonte de luz pode durar muito tempo, de 70% do valor inicial até o fim da vida útil (não brilhante), a vida útil da maioria das fontes de luz é muito menor do que a vida útil total. A fonte de luz LED é uma fonte de luz nova, e a vida útil da nova fonte de luz não é controversa.

Atualmente, o L70 é geralmente listado como um padrão para avaliar a vida útil de fontes de luz LED no mundo. O chamado L70 refere-se à vida útil efetiva da fonte de luz quando o fluxo luminoso inicial da fonte de luz LED é considerado 1,0 (ou seja, 100%) e o fluxo luminoso decai para 70% do valor inicial. Na indústria nacional de LED, alguns fabricantes consideram a atenuação do fluxo luminoso em 50% do valor inicial (comumente conhecida como meia-vida) como o padrão de vida útil das lâmpadas LED.

Pode-se observar na Figura 6 que, quando a temperatura de trabalho da junção PN do LED é de 105 °C, a vida útil é de 12.000 h quando a luz decai para 70% do valor inicial, e a vida útil é de 21.000 h quando a luz decai para 50% do valor inicial. Os dois valores são bastante diferentes. Técnicos envolvidos em aplicações de iluminação podem fazer julgamentos errados se não souberem a diferença entre os dois padrões. 5 Sobre o índice de reprodução de cor e a temperatura de cor Para lâmpadas de LED no estágio de cinema e televisão, mesmo que o fluxo luminoso não tenha decaído para 70% do valor inicial, se o índice de reprodução de cor Ra diminuir muito ou a temperatura de cor da fonte de luz mudar muito, deve ser considerado o fim de sua vida útil.

Como o índice de reprodução de cor ou temperatura de cor muda muito, e a temperatura de cor de cada lâmpada é diferente, a lâmpada perde seu valor de uso.