Warum ist meine LED bis jetzt nicht durchgebrannt?

Ich habe einen 15 Jahre alten ReplayTV DVR. Ich habe es benutzt, ich bin mir nicht sicher wann, aber wahrscheinlich vor einem Jahrzehnt. Es ist fast die ganze Zeit eingeschaltet und hat eine blaue Power-LED an der Vorderseite.

Die LED-FAQ besagt, dass viele LEDs eine Nennlebensdauer von 50.000 Stunden haben, was bedeutet, dass sie bei 24x7-Betrieb nur etwa 5,5 Jahre halten sollten. Green Efficient Homes sagt, dass "eine einzelne LED durchaus 100.000 Stunden halten kann", so dass sie bis zu 11 Jahre hält.

Bei diesen Websites handelt es sich anscheinend um LED-Glühbirnen, nicht um die einzelnen LEDs, die als Indikatoren für elektronische Geräte verwendet werden.

Warum konnte dieser kleine Kerl so lange durchgehend glänzen?

Richtig entworfen, gebaut und verwendet, haben die heutigen LEDs eine unglaublich lange Lebensdauer und die Verschleißmechanismen sind nicht katastrophal. Statt der Verwendung von Glühlampen-MTTF-Statistiken wird häufig ein prozentualer Anteil der Leuchtkraft (70%) verwendet, um die Lebensdauer zu bestimmen. Dies bedeutet nicht, dass die LED durchbrennt, sondern dass nur 70% des nagelneuen Lichts abgegeben werden. Da die Änderung langsam ist, merkt man es normalerweise nicht.

Für Weißlichtanwendungen ist dies sinnvoll, da das Licht nach einer gewissen Zeit arbeitet, jedoch möglicherweise zu schwach ist, um für Anwendungen wie Taschenlampen oder Leselampen geeignet zu sein.

FWIW-Glühlampen neigen dazu, etwas Ähnliches zu tun, indem das Filament langsam verdampft und eine dunkle Beschichtung auf der Glasschale zurückbleibt, wodurch das Licht gedimmt wird. Sie können etwas ausgleichen, weil das Filament durch den erhöhten Widerstand (bis es reißt) etwas heller leuchtet.

Bester Schätzwert, den ich für eine Indikator-LED-Lebensdauer habe, ist mehr als 5.000.000 Stunden.

Ich glaube nicht, dass sich jemand wundern würde, wenn ein Mikrocontroller 10-15 Jahre halten würde. Eher würde man damit rechnen, dass man so lange hält. Überlegen Sie, wie viele pn-Übergänge in einem Mikrocontroller ausfallen könnten. Eine LED hat nur einen pn-Übergang. Eine LED-Anzeige hält länger an, als irgendjemand überleben kann, um dies herauszufinden.

Die Anzeige-LEDs würden in Ihrem Leben wahrscheinlich niemals ausfallen. Die durchschnittliche menschliche Lebenszeit beträgt jetzt etwa 78 Jahre oder 683.280 Stunden. Anzeige-LEDs können länger dauern.

Die Stromversorgung (das schwächste Glied in den meisten Produkten) der LED im DVR hat 15 Jahre (23.400 Stunden) gedauert.

Die Zuverlässigkeit basiert nicht nur auf der LED, sondern auch auf dem System, in dem die LED verwendet wird.

LEDs sterben selten. LED-Lampen sterben, weil der Fahrer versagt hat.
Die Bewertung einer LED-Lebensdauer basiert auf der Lumenwartung.

Eine übliche Spezifikation für Hochleistungsbeleuchtungs-LEDs ist die Aufrechterhaltung eines Lichtstroms von 70% (dh einer Leistung von 70% seiner Spitzenintensität) nach 50.000 Betriebsstunden.

Der bekannteste Industriestandard ist der IES LM-80 (LM-80), der nach Angaben des US-Energieministeriums ein „zugelassenes Verfahren zur Messung der Lumenabnahme von Festkörperlichtquellen, -arrays und -modulen“ ist ( US DOE).

Dieses Lumiled-Whitepaper befasst sich ausführlich mit dem Thema:
Bewertung des Lebensdauerverhaltens von LED-Systemen

Ich nahm das geschätzte Diagramm von Lumileds mit 149.000 Stunden (Abb. 5) und extrapolierte es auf 1.000.000 Stunden. Dabei handelt es sich um eine Hochleistungs-LED, die bei hohen Temperaturen getestet wurde. Anzeige-LEDs halten viel länger.

Als Faustregel gilt, dass sich die Lebensdauer eines Halbleiters bei jedem Temperaturanstieg um 10 ° C um 50% verringert. Beim LM-80-Test wird eine Sperrschichttemperatur von über 130 ° C verwendet (120 ° C Umgebungstemperatur sind angegeben). Die Anzeige-LED leuchtet bei Raumtemperatur. Also für einen Indikator weit über 5x länger. Hier bekomme ich meine beste Schätzung, die ich habe: 5.000.000 Stunden.

Das ist zum Beleuchten von LEDs. Anzeige-LEDs sind seit jeher für eine sehr hohe Zuverlässigkeit bekannt. AT & T war einer der Ersten, der dies sah.

AT & T hat festgestellt, dass die LED-Anzeigen der Telefone eine Lebensdauer von bis zu 50 Jahren haben. Das sind 438.000 Stunden. 50.000 Stunden gelten für hohe Leistung (hohe Temperatur), die auf 70% sinkt. Sie halten viel länger als 50.000 vor dem Scheitern. Lumileds hat L70 bis 148.000 Stunden mit einem 50.000-Test getestet. Wenn sie so weit gehen würden, dass sie nicht mehr zu sehen sind, wären es wahrscheinlich 500.000 bis 1.000.000 Stunden. Siehe Abbildung 5 in ihrem Whitepaper. Und das war ein Hochleistungs-Hochtemperatur-Luxeon Rebel, der bei 85 ° C und 0,35 A (Tjunction ≅98 ° C) getestet wurde.

1960er Jahre eine veraltete 110V GaP LED würde über 438.000 Stunden dauern. (50 Jahre)

Ende der 1960er Jahre erkannte AT & T Bell Laboratories sofort, dass es viele mögliche Anwendungen für LEDs gab. Kontrollleuchten. wurden im Telefongeschäft nützlich. Alle damals in den USA verwendeten Lampen wurden mit 110 V betrieben. Ein Beispiel ist das „Princess“ -Telefon, das in Schlafzimmern verwendet werden sollte - das Zifferblatt leuchtete auf, als das Telefon aus der Ladeschale genommen wurde. Das „Princess“ war ein prestigeträchtiges Telefon und die neueste Modeerscheinung der 1960er Jahre, musste jedoch in der Nähe einer 110-V-Steckdose installiert werden. Ein Service-Anruf bei der örtlichen Telefongesellschaft war erforderlich, wenn die Glühlampe durchgebrannt war. Wenn die 110-V-Glühbirnen durch LEDs ersetzt würden, könnten die LEDs über die Telefonleitung mit Strom versorgt werden, und eine 110-V-Steckdose wäre nicht mehr erforderlich. Darüber hinaus hatten GaP-LEDs eine erwartete Lebensdauer von mehr als 50 Jahren, wenn sie in Telefonen verwendet wurden.

LED-Material macht den Unterschied.
Aus dem Buch Light Emitting Diodes von E. Fred Schubert

Die Zuverlässigkeit von AlGaAs-Geräten ist bekanntermaßen geringer als die von AlGaInP-Geräten, die kein AlGaAs enthalten. AlGaAs-Schichten mit hohem Al-Gehalt unterliegen Oxidation und Korrosion, wodurch sich die Lebensdauer der Vorrichtung verringert.

Wenn ein 110-V-GaP 50 Jahre anhält, sollte eine 2-V-LED viel länger anhalten. Mit der Verbesserung der IV-Eigenschaften von LED hat sich auch die Lebensdauer verbessert.

Niedrige Werte von [V _f ] korrelieren konsistent mit einer hohen Zuverlässigkeit des Geräts

Bei diesen Websites handelt es sich anscheinend um LED-Glühbirnen, nicht um die einzelnen LEDs, die als Indikatoren für elektronische Geräte verwendet werden.

Dies ist der Kern des Problems.

Die erste Komponente, die bei einer LED-Glühbirne ausfällt, ist normalerweise die Stromversorgung, nicht die LEDs selbst. Der Ausfall der Stromversorgung kann induzieren einen Fehler in der LED - entweder durch zu viel Leistung liefern, oder durch übermäßige Hitze zu erzeugen - aber die LEDs selbst sind selten Fehler. Da die Anzeige-LEDs kein eigenes Netzteil enthalten, sind sie von diesen Problemen nicht betroffen. (Ein Ausfall der Stromversorgung in einem Gerät, das LEDs enthält, wird normalerweise auf den Ausfall des Geräts selbst zurückgeführt, nicht auf dessen LEDs!)

Darüber hinaus sind LED-Glühlampen eine viel anspruchsvollere Anwendung als Anzeige-LEDs. Die LEDs in einer Glühbirne werden häufig bei hohen Temperaturen nahe ihrer maximalen Entwurfsleistung betrieben. Dadurch altern sie schneller als eine Anzeige-LED, die normalerweise nur mit der Leistung betrieben wird, die erforderlich ist, um sie sichtbar zum Leuchten zu bringen.

Anzeige-LEDs haben in der Regel eine Lebensdauer in Jahrzehnten. Die Helligkeit der LED kann mit zunehmendem Alter leicht abnehmen, aber es kommt selten vor, dass eine LED "durchbrennt".

Die Anzeige-LED wird möglicherweise nicht mit Nennleistung betrieben.

Die Lebensdauer einer LED wird normalerweise bei Nennleistung angegeben. Da blaue LEDs ziemlich störende Anzeigelampen sind, werden diese häufig auf eine weniger störende Helligkeit gedimmt (z. B. beträgt der Nennstrom 20 mA, der tatsächliche Betriebsstrom in einem bestimmten Gerät nur 3 mA). Dies erhöht die Lebensdauer der LED erheblich.

Das ist zusätzlich zu den anderen Antworten. Die LED wird jetzt dunkler als zu Beginn der Neuproduktion, ist aber dennoch als Anzeigeleuchte nützlich.

Die Bewertung ist nur eine MTBF (Mean Time Between Failure)

LED MTBF

Für jede Komponente oder jedes System ist die MTBF die mittlere Zeit zwischen Ausfällen. Die MTBF ist die abgelaufene Zeit, die zwischen inhärenten Ausfällen einer Komponente oder eines Systems während des Betriebs vorhergesagt wird.

Die MTBF wird zur Berechnung der Zuverlässigkeit von Ausrüstungsgegenständen verwendet. Um die MTBF des Geräts berechnen zu können, ist es erforderlich, die MTBF der einzelnen Komponenten zu kennen, in diesem Fall z. B. die LED-MTBF.

Die Ausfallrate für eine Komponente und die MTBF sind miteinander verknüpft. MTBF kann als Inverse der Ausfallrate berechnet werden, wenn angenommen wird, dass eine konstante Ausfallrate vorliegt, was als Annahme erster Ordnung nicht unangemessen ist.

MTBF = Betriebsstunden / Anzahl der Ausfälle

Die MTBF-Werte werden häufig in den Datenblättern der Hersteller angegeben. Die MTBF kann jedoch erheblich reduziert werden, indem Komponenten nahe an ihren Nenngrenzen betrieben werden. Feindliche Umgebungen wie hohe Temperaturen und Vibrationen verringern ebenfalls die MTBF.

Wenn die LED-Lampen jedoch innerhalb ihrer Grenzen betrieben werden, haben sie eine lange Lebensdauer und fallen nicht sehr oft aus.

Quelle: https://www.radio-electronics.com/info/data/semicond/leds-light-emitting-diodes/lifespan-lifetime-expectancy-mtbf.php

Ohne eine Stichprobenpopulation und das Testen dieser spezifischen LED ist es unmöglich, die Lebensdauer dieser LED zu bestimmen. Der Hersteller kann nur durch das, was er über diese LED weiß, garantieren (wahrscheinlich durch monatelanges Testen, Messen der Degradation) und anschließende Extrapolation über die Lebensdauer. Sie garantieren dann eine MTBF-Zahl, und wenn Sie durchschnittlich eine Charge ihrer LEDs erhalten, halten sie mehr als x Stunden. Aber sie könnten länger halten, die MTBF-Zahl ist nur eine Untergrenze.

Schätzungen der Lebenserwartung von elektronischen Bauteilen sind ein heikles Geschäft. Wie man sich vorstellen kann, kann der Hersteller nicht 50.000 Stunden (oder 2.290.000.000 Stunden) auf einen RS232-Empfänger warten (siehe Seite 7 dieses Aufsatzes ), um Statistiken über Geräteausfälle zu sammeln. Der Markt lässt dies nicht zu. Alle Schätzungen werden mit "beschleunigten Modellen" durchgeführt .

Die Idee besteht darin, eine Reihe von Geräten unter extremen Bedingungen (Spannung, Strom, Temperatur, Umgebungsfaktoren) einzustellen, bis einige Geräte in einer angemessenen Testzeit (Tage oder Stunden) ausfallen, sofern sich die Ausfallmechanismen nicht verschieben. Dann wird unter Verwendung einiger theoretischer Modelle von Fehlermechanismen und anderer ANNAHMEN die Fehlerrate auf normale Betriebsbedingungen extrapoliert. Normalerweise sind die theoretischen Modelle exponentiell, so dass kleine Fehler während des beschleunigten Testens zu großen Unterschieden bei den Schätzungen für die Schwänze dieser Exponentialfunktionen führen können. Daher sind die Modelle in der Regel eher konservativ, um die Haftung bei katastrophalen vorzeitigen Ausfällen zu vermeiden.

Wenn beispielsweise das beschleunigte Modell für eine LED die Luftfeuchtigkeit und den Rost- / Oxidationsfaktor enthielt, sich Ihre LED jedoch immer in einem Raum mit trockener Luft befand, kann sie viel länger als die vom Hersteller angegebene MTBF dauern.

Diese Zeiten sind Lebensdauern und können sehr konservativ sein. Es kann also gut sein, dass die meisten oder (falls Sie Glück haben) einige von ihnen einen Faktor mehr bewältigen können, sodass 15 Jahre nicht unangemessen klingen.

Wenn die Nennlebensdauer garantiert wird oder sogar darauf vertraut wird, kann der Hersteller konservativ sein und / oder sich auf das beschränken, von dem er weiß , dass es wahr ist, und nicht auf das, von dem er erwartet , dass es wahr ist. Es kann sein, dass es sich in einer Klage verteidigen muss!

Blaue LEDs wurden erst Ende der neunziger Jahre als billige Anzeige-LEDs allgemein verfügbar. Im Jahr 2010 hatte ein Hersteller möglicherweise nicht viel mehr als ein Jahrzehnt Erfahrung mit den Geräten, und es wäre daher riskant, eine Lebenserwartung von mehr als zehn Jahren anzugeben, da theoretische und "beschleunigte Alterungs" -Laborexperimente zwei Jahrzehnte nicht ersetzen können tatsächliche Verwendung im Feld.

Es gibt Gründe zu hoffen, dass Festplattenlaufwerke eine Lebensdauer von zehn Jahren haben, LED-Glühbirnen über zwanzig, Sonnenkollektoren weit über dreißig. Aber die Erfahrung kann über die Hoffnung triumphieren, und es gibt gegenwärtig "bekannte Unbekannte" in Bezug auf die langfristigen Alterungseigenschaften solcher Produkte, die nur durch den Verlauf einer langen Zeit bekannt gemacht werden können.

Erstens, wie die anderen gesagt haben, ist die Lebensdauer der LED eine MTBF, zweitens, einige Hersteller blitzen mit sehr hoher Geschwindigkeit, so dass das Licht tatsächlich eine ganze Weile ausgeschaltet ist, Ihre Augen können es einfach nicht registrieren. Dies wird oft gemacht, um den Batterieverbrauch zu senken, aber ich nehme an, dass dies auch verwendet werden könnte, um die Lebensdauer zu verlängern.

Sie lassen 50.000 Stunden lang eine Reihe von LEDs laufen, von denen keine durchbrennt. So heißt es auf dem Paket "Mindestens 50.000 Stunden garantiert". Um eine LED für 20 Jahre zu garantieren, müssten sie sie 20 Jahre lang betreiben, um sie zu testen.

Es besteht auch die Wahrscheinlichkeit, dass ein externes Ereignis wie eine statische Entladung einen LED-Fehler verursacht. Diese eher geringe Wahrscheinlichkeit beeinflusst die Bewertung von 50.000 Stunden gegenüber 100.000 Stunden.