Какие факторы влияют на срок службы светодиодных ламп?

Качество светодиодных чипов. Светодиодные чипы являются основными компонентами светодиодных источников света, и их срок службы во многом определяет срок службы светодиодных ламп. Срок службы светодиодного чипа зависит от трёх факторов: дефектов кристаллической решетки, процесса упаковки и качества люминофора. Прежде всего, кристалл – это материал, из которого изготовлен светодиодный чип.

Идеальный кристалл показан на рисунке 3. Если структура кристаллической решетки не идеальна, и в некоторых местах отсутствуют ряды, как показано на рисунке 4, этот дефект повлияет на срок службы светодиодного кристалла. Кроме того, если примеси, легированные в кристалле светодиода, не соответствуют требованиям, это также повлияет на срок службы светодиодного источника света.

Во-вторых, разумность упаковки светодиода также является важным фактором, влияющим на срок службы кристалла. В настоящее время несколько всемирно известных компаний, таких как Cree, Lumilends и японская Nichia, обладают относительно высоким уровнем технологий упаковки. Технология упаковки светодиодов также защищена патентами, и срок службы светодиодов гарантирован. Однако большинство других компаний используют множество имитаций упаковки. Эти продукты выглядят неплохо, но структура и качество процесса изготовления оставляют желать лучшего, что серьёзно влияет на срок службы светодиодов.

Кроме того, характеристики светодиодных чипов имеют определённый разброс. Перед упаковкой их необходимо классифицировать по площади кристалла, световой эффективности и многим другим показателям. Если чип не сортируется перед упаковкой, световой поток готового продукта после упаковки неизбежно будет неравномерным. Таким образом, упаковка светодиодов и сортировка перед упаковкой также являются важными факторами, влияющими на срок службы светодиодов.

Наконец, качество люминофора также влияет на срок службы светодиодного кристалла. В настоящее время существует множество способов получения белого света светодиодными кристаллами, два из которых основаны на использовании люминофорного порошка. Один из методов заключается в нанесении люминофора YAG (иттрий-алюминиевого граната) на светодиодный кристалл синего свечения.

Как упоминалось ранее, фотоны с короткими длинами волн более энергичны, чем фотоны с длинными длинами волн. Поэтому синий свет (короткая длина волны), излучаемый чипом, возбуждает люминофор для получения желто-зеленого света с длиной волны 500 нм ~ 560 нм (длиннее, чем у синего света), синего света и желто-зеленого фотосинтеза белого света. Стоимость получения белого света этим методом относительно низкая, но трудно контролировать однородность люминофора, и после того, как чип используется в течение определенного периода времени, световой эффект и цветовая температура будут соответствующим образом изменяться. Другой метод заключается в том, чтобы позволить светодиодному чипу излучать ультрафиолетовые лучи, которые затем возбуждают люминофоры RGB (красный, зеленый и синий основные цвета) для получения красного, зеленого и синего основных цветов, а затем смешивать три основных цвета в белый свет.

Поскольку энергия фотонов ультрафиолетовых лучей относительно велика, эпоксидная смола, используемая в качестве упаковочного материала, быстро стареет, что также влияет на срок службы светодиодного кристалла. Если светодиодный кристалл становится «короткой доской» в жизни светодиодной лампы, то какой из вышеперечисленных факторов является проблемой? Какой из них является «короткой доской», влияющей на срок службы светодиодного кристалла и лампы? 2. Система теплоотвода светодиодов. Говоря о светодиодных лампах, существуют различные теории относительно наличия инфракрасного излучения и количества выделяемого тепла. Фактически, теоретическое значение светового потока светодиодного источника света для излучения белого света должно быть выше 300 лм/Вт.

Мощные светодиодные источники света в настоящее время достигают светового потока всего от 80 до 100 лм/Вт, то есть почти треть электроэнергии преобразуется в видимый свет, а большая часть энергии — в тепловую энергию. Тепловая энергия должна рассеиваться посредством теплопроводности и теплового излучения. Поэтому система отвода тепла в мощных светодиодных лампах имеет большое значение.

PN-переход светодиодного источника света очень чувствителен к температуре. Высокая температура значительно сокращает срок службы светодиодного кристалла. Как показано на рисунке 6, это время затухания свечения мощных белых светодиодов Cree. Согласно международной практике (также указанной в оригинальной спецификации источника света), эффективный срок службы источника света определяется следующим образом: когда световой поток снижается до 70% от первоначального значения, источник света продолжает работать даже в конце срока службы.

Эффективный срок службы p-n-перехода светодиодного источника света при различных температурах показан на пересечении зеленой горизонтальной линии и каждой кривой на рисунке. Из рисунка 6 видно, что при температуре p-n-перехода 75 °C срок службы составляет 51 000 ч (зеленая кривая); при температуре 85 °C срок службы составляет 22 000 ч (желтая кривая); при температуре 95 °C срок службы составляет 18 000 ч (розовая кривая); при температуре 105 °C срок службы составляет 12 000 ч (красная кривая). Фактически, температура p-n-перехода мощных светодиодных ламп в настоящее время составляет около 105 °C, то есть срок службы светодиодного кристалла составляет всего более 10 000 часов.

Если условия теплоотвода лампы неудовлетворительны, температура PN-перехода светодиодного кристалла поднимется слишком высоко, что быстро приведет к его повреждению. В этот момент система теплоотвода становится «короткой доской» срока службы светодиодных ламп. Система теплоотвода оказывает большое влияние на срок службы светодиодных кристаллов. Если в разные лампы установить кристаллы одинакового качества, срок службы будет отличаться в несколько раз или даже в десятки раз. Независимо от того, насколько удачна конструкция лампы, помимо оптической системы, решающую роль играет система теплоотвода.

3. Мощность драйвера. Мощность драйвера играет ключевую роль в сроке службы светодиодных ламп. Эту проблему легко упустить из виду, и она может стать узким местом в текущем продвижении мощных светодиодных ламп. При проверке ламп часто обнаруживается, что светодиодный кристалл не повреждён, но блок питания драйвера неисправен. Как правило, срок службы светодиодного кристалла значительно превышает срок службы блока питания драйвера.

Например, продукт серии XLamp 7090XR-E компании Cree представляет собой светодиодный кристалл белого света, его типичные рабочие параметры составляют 3,5 В, 700 мА (2,45 Вт), а температура PN-перехода — 80 °C (эта температура может быть достигнута только при очень хорошей системе отвода тепла). При снижении светового потока до 70% от начального значения срок службы кристалла составляет 50 000 ч. В настоящее время срок службы наилучшей драйверной мощности превысил 30 000 ч, а срок службы плохой драйверной мощности составляет всего несколько тысяч часов.

Если в светодиодных лампах используются высококачественные чипы и хорошо продуманная система отвода тепла, срок службы источника питания может стать слабым звеном. 4 Для показателей эффективного срока службы и срока службы лампы используются разные стандарты, и о светодиодных источниках света часто мало что известно. Это приводит к недопониманию. Как всем известно, существует два варианта срока службы традиционных источников света: полный срок службы и эффективный срок службы. Полный срок службы определяется как суммарное время работы источника света от момента зажигания до окончания срока службы (перестал гореть).

Эффективный срок службы определяется суммарным временем работы источника света, когда его световой поток падает до 70% от первоначального значения после зажигания. Поскольку световой поток источника света может сохраняться в течение длительного времени от 70% от первоначального значения до конца срока службы (неяркость), эффективный срок службы большинства источников света значительно меньше полного срока службы. Светодиодный источник света — это новый источник света, и его эффективный срок службы не вызывает сомнений.

В настоящее время L70 обычно используется в качестве стандарта для оценки срока службы светодиодных источников света во всем мире. L70 означает эффективный срок службы источника света, когда начальный световой поток светодиодного источника света принимается за 1,0 (т.е. 100%), а световой поток снижается до 70% от первоначального значения. В отечественной светодиодной промышленности некоторые производители считают стандартом срока службы светодиодных светильников ослабление светового потока до 50% от первоначального значения (обычно называемое периодом полураспада).

Из рисунка 6 видно, что при рабочей температуре p-n-перехода светодиода 105 °C срок службы составляет 12 000 ч при снижении света до 70% от начального значения, а срок службы составляет 21 000 ч при снижении света до 50% от начального значения. Эти два значения существенно различаются. Технические специалисты, занимающиеся светотехникой, могут сделать неправильные выводы, если они не знают разницы между двумя стандартами. 5 О индексе цветопередачи и цветовой температуре Для светодиодных ламп в кино- и телеиндустрии, даже если световой поток не снизился до 70% от начального значения, если индекс цветопередачи Ra слишком сильно уменьшается или цветовая температура источника света слишком сильно изменяется, это следует рассматривать как конец срока службы.

Поскольку индекс цветопередачи или цветовая температура слишком сильно меняются, а цветовая температура каждой лампы различна, лампа теряет свою потребительскую ценность.