Деградация светодиодов — причины, фото, видео

Производители светодиодных ламп и светодиодов обещают большую длительность работы, обычно составляет от 20 тысяч часов для старых моделей, и 30-50 тысяч часов для последних популярных моделей, таких как SMD 5630 и SMD 5730. На самые современные диоды длительность может составлять уже до 100 тыс. часов.

Блок: 1/6 | Кол-во символов: 320
Источник: http://led-obzor.ru/primer-vyigoraniya-svetodiodov

Методы повышения эффективности: разгоняем светодиод

В последнее десятилетие светодиоды стали чем-то большим, чем просто электронные компоненты. Сохранив свои сигнальные и индикаторные функции, новые сверхяркие светодиоды начали заменять обычные лампы накаливания и неоновые лампы. Единственным фактором, сдерживающим переход на светодиодные технологии в освещении, является цена вопроса. В настоящее время светодиоды могут достичь отношения $0.1-0.05 долларов за люмен, что на два порядка выше величины для обычных ламп.

Производители светодиодов быстро поняли, что теперь основным ценообразующим фактором является отнюдь не функциональность светодиода, а испускаемый им световой поток. В связи с этим они задались вопросом: а как, собственно, повысить эффективность светодиодов и снизить их стоимость?

Увеличение эффективности выхода света может быть реализовано различными способами: усовершенствованием качества материалов, улучшением структуры чипа и технологии его формирования, текстурированием поверхности, улучшением свойств подложки и т.д.

Снижение стоимости света может быть достигнуто увеличением плотности тока, проходящего через светодиодный чип. Если зависимость квантового выхода от прямого тока весьма линейна до определенного значения тока без насыщения, то поток света, исходящий от одного эмиттера с тем же самым размером чипа, может быть в разы выше на более высоких токах. Соответственно отношение доллар/люмен будет меньше. Максимальный ток, который может быть пропущен через светодиодный чип, зависит от следующих двух факторов:

1. ток, на котором чип может работать без существенной деградации;

2. ток, при котором эффективность светодиодного чипа (люмен/ватт) понижается не слишком сильно.

В недавнем прошлом светодиоды работали с плотностью тока 20А/см<sup>2</sup>. Теперь некоторые мощные светодиоды (Power LEDs) работают на 70-100А/см<sup>2</sup>. Чтобы обеспечить длительную работу мощных светодиодов без существенной деградации, необходимо подобрать светодиодный чип с лучшими свойствами по отводу тепла и разработать соответствующий корпус. AlGaInP и AlGaInN чипы выращены на арсенид-галлиевых и сапфировых подложках соответственно. Эти подложки не являются хорошими теплопроводящими материалами. Теплопроводность GaAs и Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> — 44Вт/(м-К) и 35Вт/(м-К). Для более эффективного удаления тепла и снижения температуры перехода существуют три различных подхода:

1. Уменьшение толщины подложки.

2. Технология обратного монтажа (flip chip), позволяющая расположить испускающий свет p-n переход близко к теплоотводу.

3. Удаление первоначальной подложки, которая используется для роста светодиодных гетероструктур, и затем — перемещение эпитаксиальных слоев на электро- и теплопроводное основание.

Первый подход — самый легкий, но сделать подложку тоньше чем 50нм довольно проблематично.

Второй подход уже использовался Matsushita и Lumileds, чтобы улучшить как эффективность выхода, так и отвод тепла в GaN светодиодах. Многие компании также разработали flip chip технологию для AlGaInP светодиодов в целях увеличения эффективности и операционных характеристик на высоких токах. Однако, flip chip процесс достаточно сложен и дорог.

Многие компании, включая Osram, Nichia, Sanken, VPEC, AET Optotech, Arima и Epistar, объявили об успешной разработке технологии thin film transfer, используя третий подход. Этот подход является самым эффективным по стоимости способом для изготовления светодиодных чипов высокой мощности.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 3524
Источник: https://stroy.it/usefulinfo/led-usefull-info/led-degradation-problem/

Характеристики кукурузы

В качестве примера с большим временем эксплуатации будет рассмотрена кукуруза с цоколем Е27 и напряжением 220В. Примерное непрерывное время работы этой лампы составляет 2 года, то есть 17,000 – 20,000 часов.

Светодиодная лампочка на SMD 5630

Светодиодная лампа была куплена на Aliexpress, и была поставлена в коридор на лестничной площадке, из-за того, что я заказывал белого света, а одна а оказалась холодного свечения. Эксплуатировалась в замкнутом пространстве, в прозрачном рифленом плафоне, и плафон при этом был температуры окружающего воздуха. За это время пластик на кукурузе пожелтел и явно стали видны следы деградации люминофора на диодах, которые обнажили внутренности светодиодов SMD 5630 под силиконовой поверхностью.

В ней использованы диоды низкого качества от мелкокитайского производителя, которые включены на 30% от общепринятой мощности, на 0,15 Вт вместо 0,5 Ватт. Таким образом, производитель защищает его от преждевременного снижения характеристик и обеспечивает приемлемую длительность использования.

Диоды бюджетные китайские, на 0,15W, вместо положенных популярных 0,5W.  Этим китайцы умело пользуются, то есть обманывают. Выдают их за полватные. Кто покупает первый раз и не разбирается в этом, не поймет что его обманули. Это я подробно описал в статье про выбор светодиодных лент, сравнивая цены, мощность и конечную выгоду.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 1388
Источник: http://led-obzor.ru/primer-vyigoraniya-svetodiodov

Как проявляется процесс?

Первое проявление деградации светодиодов — это снижение яркости освещения. При этом цветовая температура ухудшается и происходит цветовой сдвиг. На больших светодиодных экранах изображение становится некачественным или совсем невидимым. В результате постепенного снижения качества установка полностью выходит из строя.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 348
Источник: https://led-ekrany.ru/faq-category/chto-takoe-degradacziya-svetodiodov/

Разгон светодиодов по-китайски

Рассмотренные выше подходы повышения эффективности и снижения стоимости светодиода могут быть применены производителями светодиодных структур. Многочисленные же потребители светодиодных чипов имеют меньше инструментов для снижения стоимости светодиодного света.

На каких токах способен работать светодиодный кристалл, какой максимальный выход света он может обеспечить? Однозначно ответить трудно.

Ключевой вклад в обеспечение длительного срока службы, надежности и эффективности вносит корпусировка ярких светодиодов. Теоретически, решив вопрос отвода тепла от активной зоны, можно заставить работать чип на более высоких токах, обеспечив тем самым более высокий квантовый выход. Грамотный проект линзы позволит снизить внутреннее поглощение и отражение, существенно повысив оптическую эффективность. А резервы для повышения здесь большие. Например, эффективность оптической системы 5мм светодиодов не превышает 30%.

Но жажда наживы, а также сложившийся уровень цен продиктовали иное поведение на рынке.

Многочисленная армия китайских производителей светодиодов быстро применила вышеупомянутый принцип разгона светодиодов по току, предлагая 0.04-0.03 доллара за люмен. Чтобы понять, насколько адекватна цена заявленным характеристикам, мы рассмотрим тестирование сотни образцов светодиодов белого свечения от различных азиатских производителей.

Подавляющее большинство белых светодиодов подверглось необратимой деградации: световой поток уменьшился до 50% величины от первоначального значения уже в течение 1-2 месяцев (700-1500 часов); в ряде случаев также наблюдалась деградация фосфора и связанное с этим изменение цвета светодиодов.

А вот и причины столь сильной деградации:

1. Величина прямого тока

Декларируя 50-100 тысяч часов работы для своих оптоэлектронных приборов при токе 20мА, в подавляющем большинстве случаев азиатские производители устанавливают чипы, на самом деле предназначенные для подсветки экранов мобильных телефонов и рассчитанные на ток 3-5мА.

Видимо, такой подход очень не дорог и весьма практичен, что позволяет быстро одержать победу в недобросовестной конкуренции.

2. тепловыделение

Корпуса, используемые для светодиодов, были разработаны относительно давно, и, используя высокоавтоматизированные процессы сборки, обеспечивают минимальную конечную стоимость компонентов. Но такая упаковка не была рассчитана для установки ярких светодиодов. Размер посадочного места для кристалла не превышает 12mil, посадка кристалла возможна только по классической схеме, а конструкция корпуса не обеспечивает необходимый отвод тепла. Плотно укутанный в эпоксидную шубу светодиодный чип подвержен быстрой деградации квантового выхода. Применение теплопроводных упаковочных материалов, похоже, не котируется среди азиатских производителей, так как приводит к повышению стоимости конечных продуктов.

3. качество используемых чипов

При всем разнообразии поставщиков светодиодных структур, подавляющее большинство производителей светодиодов использовало кристаллы, изготовленные по однотипной технологии и имеющие широко известную структуру — прототип фирмы Nichia с прозрачным p-контактом.

На сегодняшний день это наиболее дешевая технология, обеспечивающая высокую эффективность квантового выхода и уже нашедшая широкое применение в мобильных устройствах. Кристаллы данного типа плохо ведут себя в условиях горячего окружения, и их использование в дискретных компонентах, предназначенных для освещения, крайне нежелательно. Кроме того, по своим характеристикам они значительно уступают (если не сказать, что вообще имеют мало общего) кристаллам Nichia, по всей вероятности из-за несовершенства оборудования и несоблюдения технологического процесса их выращивания.

За последние годы десятки неизвестных азиатских производителей установили реакторы МОС-гидридной эпитаксии (MOCVD). В то время как выращивание полупроводниковых эпитаксиальных гетероструктур – процесс сродни искусству. Помимо установки соответствующего оборудования, требуется глубокое понимание процессов, происходящих в гетероструктурах и многолетний технологический опыт.

4. нарушение технологии при сборке светодиода

Нельзя однозначно выделить ту или иную причину, приводящую к ухудшению свойств, деградации и отказу светодиодов. Подробно причины и механизмы отказа светодиодов освещены в статье «Срок службы сверхярких светодиодов. Причины отказов».

Подведем итог

Недобросовестная конкуренция среди китайских и других азиатских производителей привела к тому, что мы имеем: в ярких белых светодиодах (White HB LEDs) устанавливаются наиболее дешевые кристаллы из доступных на рынке, малоизвестных производителей, предназначенные для других применений, мелко нарезанные и подверженные деградации, как тепловой ввиду особенностей используемой технологии, так и электрической ввиду качества техпроцесса. Установлены такие кристаллы в корпуса, более чем скромные по своим тепловым, оптическим и другим свойствам. Причём изначально эти светодиоды признаются годными, поскольку стартовые яркость (световой поток / осевая сила света), падение напряжения на переходе, цветовые координаты и другие параметры соответствуют всем характеристикам, указанным в спецификации производителя.

Многие импортеры, не имеющие условий для полноценного тестирования, заключили контракты на дистрибуцию таких компонентов, руководствуясь исключительно низкой закупочной ценой.

В действительности же срок службы таких компонентов не превышает нескольких сотен часов, что подтверждают испытания.

Все ли азиатские светодиоды плохие?

Нет, не все. Для примера приведем такие достойные компании как Harvatek, Cotco, Everlight.

Кроме того, динамично меняющееся состояние рынка светодиодной продукции диктует необходимость не только осуществлять мониторинг новаций и разработок технологических лидеров отрасли, но и принимать правильные решения в стратегии использования тех или иных светодиодов в устройствах на их основе. Нет никакой необходимости украшать новогоднюю елку светодиодами Cree, но и не стоит использовать noname компоненты в сколь-нибудь ответственной аппаратуре.

Но время не стоит на месте, и твердотельный свет неизбежно становится все более доступным.

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 6164
Источник: https://stroy.it/usefulinfo/led-usefull-info/led-degradation-problem/

Причины деградации

Поводом для снижения качества излучения светодиода является высокая температура деградации светодиода. К основным причинам неполадок относятся такие отклонения:

  • Несоответствие силы тока. Как правило, это оборудование рассчитано на силу тока 20 мА. Поскольку недобросовестные производители используют светодиоды, рассчитанные на 5мА. Вследствие такого несоответствия оборудование раньше выходит из строя.

  • Тепловыделение. Новые яркие светодиоды не рассчитаны на эксплуатацию со старыми корпусами. Вследствие такого сочетания возникает выделение большого количества тепла, которое рано или поздно приведет к ухудшению качества изображения.

  • Качество чипов. От этой характеристики зависит работа всей установки. Недобросовестные производители, используя устаревшие технологии, сокращают срок службы установки.

  • Неправильная сборка. Любые нарушения в процессе производства влекут за собой плохие последствия. Такие компании направляют свою работу не на качество, а на количество.

Компания ООО «ГК Лед Экраны» использует продукцию только надежных производителей, поэтому вероятность преждевременной деградации светодиодов минимальна.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Органические OLED светодиоды • Управление светодиодными экранами • Инкапсуляция кристалла светодиодов

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 1289
Источник: https://led-ekrany.ru/faq-category/chto-takoe-degradacziya-svetodiodov/

Качество драйверов

Основная и самая распространенная причина деградации светодиодов, некачественное использование чипов. Большинство производителей в погоне за прибылью, используют при производстве дешевую технологию. Применяя кристаллы, которые изготовлены с помощью однотипной технологии первого поколения, а именно копии Nichia, делая прозрачным p-контакт. При изготовлении пренебрегают правилами технологических процессов, используя некачественное оборудование.

В итоге использование таких ламп не рекомендовано.

Ошибки при сборке устройства, приводящие к деградации:

  1. Не контролируется процесс сборки устройства.
  2. Используются дешевые материалы.
  3. Используются не качественные материалы.
  4. Принцип не качество, а количество.
  5. Неправильная эксплуатация.

Остается только понять, почему светодиод не выполняет качественно свою функцию. Деградация и ее проявления различны.

При помещении диода в корпус изначально его характеристики и основные составляющие не надлежащего качества. Внешне такая лампа ничем не отличается от качественных, у нее такие же изначальные характеристики, поэтому она на рынке представлена покупателю. Значительное отличие такой лампы — это срок годности и качество работы.

Поднять работоспособность лампы можно повысив качество материала, пройти все процессы при изготовлении под контролем согласно правилам. Перед продажей провести тестирование на соответствие качества. Помните о том, что сделать светодиодную лампу своими руками можно, также ее можно собрать из нескольких.

Также рекомендуем посмотреть вот такое видео:

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 1545
Источник: https://vse-elektrichestvo.ru/osveshhenie/svetodiodnoe-osveshhenie/degradaciya-svetodiodov.html

Ресурс

График деградации  от температуры и времени

Что же будет, когда он отработает указанное производителем время?

Общепринятым стандартом считается, что за период указанной длительности работы яркость светодиода упадет на 30%.

Это правило в основном действует на именитых производителей, который соблюдают стандарты, а мелкие и неизвестные производители могут отходить от стандартных правил, с целью завышения параметров и технических характеристик светодиодных ламп. Они могут запросто указать стандартную длительность работы для модели, при этом умолчав, что при этом яркость упадет до 50%.

Во избежание различных неприятных сюрпизов, требуйте  продавца настоящие сертификаты на продукцию. Если сертификатов нет, то подсунуть могут что угодно. Еще одна сопутствующая проблема, это будет непонятно, относится сертификат к этим диодам или он от другой партии.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 869
Источник: http://led-obzor.ru/primer-vyigoraniya-svetodiodov

Неправильное использование

Самая основная и последняя причина деградации светодиодов – неверное применение, использование. Может перегреться прибор, из-за не продуманного отвода тепла.

Советуем светодиодные ленты прикреплять к алюминиевым профилям, что гарантирует страховку от перегрева и деградации.

Но распространённые причины — это некачественные платы при сборке, и дешевые составляющие, из-за которых мы не получаем желаемого результата от светодиодных ламп и лент, по исходу получаем деградацию светодиода.

Как сделать подсветку штор.

Яркие светодиодные ленты.

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 568
Источник: https://vse-elektrichestvo.ru/osveshhenie/svetodiodnoe-osveshhenie/degradaciya-svetodiodov.html

Измеряем падение яркости через 2 года

На торце обеих  установлено 8 штук

Выгорание люминофора и деградация налицо, но это лишь внешние признаки. Так как я покупал несколько одинаковых, из которых непрерывно в течение 2 лет работала одна, то сравним их яркость. Для теста берем такую же лампу с цоколем Е14 220В, которая практически не работала и отработавшую 17 – 20 тыс. часов.

Фото тестируемых кукуруз, одна в цилиндре

Для получения более точных результатов, будем сравнивать освещенность, создаваемую  SMD 5630, которые находятся только на торце, в количестве 8 штук. Для исключения влияния боковых светодиодов, одеваем неё цилиндр из бумаги.

Измеряем освещенность новой лампочки

Измеряем освещенность старой

В результате тестирования получаем:

  • после 2 лет дает освещенность 49 Люкс;
  • новая  светит на 73 Люкс.

Разница между старой и новой составляет 24 люкса, получается, что яркость  упала за время двухлетней непрерывной эксплуатации на 33%. Так как они неизвестного китайского производства и низкого качества, то можно сказать, что ресурс этих светодиодов составляет 20,000 часов.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 1096
Источник: http://led-obzor.ru/primer-vyigoraniya-svetodiodov

Определяем режим работы

Чтобы определить светодиоды, которые не в номинальном режиме, а в заниженном или завышенном, то необходимо узнать тип диодов и вычислить суммарную потребляемую мощность и световой поток. Полученные данные сопоставляем с характеристиками светодиодной лампы, в результате чего делаем выводы. Основная проблема, это невозможность определить модель диода из-за наличия матовой колбы. Один из выходов, это найти такие же у другого продавца (например, если покупаете на Aliexpress), у которых указан тип диодов или есть фото без колбы.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 553
Источник: http://led-obzor.ru/primer-vyigoraniya-svetodiodov
Кол-во блоков: 17 | Общее кол-во символов: 26542
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

  1. https://stroy.it/usefulinfo/led-usefull-info/led-degradation-problem/: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 9688 (37%)
  2. https://vse-elektrichestvo.ru/osveshhenie/svetodiodnoe-osveshhenie/degradaciya-svetodiodov.html: использовано 4 блоков из 5, кол-во символов 3208 (12%)
  3. https://svetomaniya.ru/blog/stati/degradaciya-svetodiodov—chto-eto: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 6745 (25%)
  4. https://led-ekrany.ru/faq-category/chto-takoe-degradacziya-svetodiodov/: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 1637 (6%)
  5. http://led-obzor.ru/primer-vyigoraniya-svetodiodov: использовано 6 блоков из 6, кол-во символов 5264 (20%)


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий