ไม่ (และเมื่อไร) อายุการใช้งานของ LED จะขึ้นอยู่กับความถี่ PWM

25

สมมติว่าสองตัวเลือกสำหรับการขับขี่ LED มาตรฐานที่ได้รับการจัดอันดับในปัจจุบัน

PWM ตั้งค่าเป็นรอบการทำงาน 50% ที่ 10 kHz
PWM ตั้งค่าเป็นรอบการทำงาน 50% ที่ 50 kHz

ในทางเทคนิคไฟ LED ทั้งสองดวงจะให้ปริมาณแสงเท่ากันและ 'กะพริบ' จะมองไม่เห็นด้วยตามนุษย์หรือกล้อง (ยกเว้นอาจเป็นกล้องความเร็วสูง ... )

led pwm lifetime

— Gilad
แหล่งที่มา

คำถามที่ดี +1 ฉันจะถามสิ่งที่คล้ายกันฉันจะกังวลที่ความถี่ต่ำมากเช่นแก้ไข 50Hz เนื่องจากการหมุนเวียนความร้อนของทางแยกเล็ก ๆ เราจะรอคำตอบ

— ออทิสติก

3

BTW บางส่วนของมนุษย์เรามีดวงตาที่จริงมีความไวต่อการ PWM กระพริบ ผู้ผลิตจอภาพและทีวีบางรายกำลังสร้างแผงที่ปราศจากการสั่นไหวโดยไม่ต้องใช้ PWM ในการลดแสง

— Basil Bourque

คุณหมายถึงกระแสที่ไหลระหว่างส่วน "กับ" ของรอบการทำงานหรือคุณหมายถึงค่าเฉลี่ยปัจจุบันของทั้งวงจรหรือไม่ หากหลังเห็นได้ชัดว่ามีความถี่บางอย่างที่ LED สามารถพูดได้ดีกว่าว่าจะเต้นเป็นจังหวะเปิดและปิดเพื่อให้ LED ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในช่วงเวลานั้นคำถามคือกลไกของความเสียหายคืออะไรและช้าแค่ไหน เป็น

— Chris Stratton

นี่อาจไม่เกี่ยวข้อง แต่ประโยคสุดท้าย ("ในทางเทคนิคไฟ LED ทั้งสองดวงจะให้ปริมาณแสงเท่ากัน ... ") ไม่เป็นความจริงเลย LED ที่มีความถี่สูงจะสร้างแสงน้อยกว่าLED ที่มีความถี่ต่ำกว่า ฉันได้เรียนรู้สิ่งนี้ได้ที่ Electronics Exchange Exchange :) electronics.stackexchange.com/a/86942/30973

— ayane

12

ให้ฉันเปิด MIL-HDBK-217F ที่ไว้ใจได้และดูว่ามันพูดอะไรเกี่ยวกับไฟ LED และอายุการใช้งานที่ยาวนานของพวกเขา: -

ปัจจัยหลักที่มีผลต่ออัตราความล้มเหลวต่อล้านชั่วโมงคืออุณหภูมิ

ที่น่าสนใจถ้าฉันอ่านหัวข้อถัดไปเกี่ยวกับเลเซอร์ไดโอดพวกเขาคำนึงถึงรอบการเต้นของหัวใจ แต่ข้อสรุปของพวกเขา (ในหน้า 6-21) คือที่ 50:50 รอบการทำงานอัตราความล้มเหลวของเลเซอร์ไดโอดอยู่ที่ประมาณ 25% เมื่อขับเคลื่อนอย่างต่อเนื่อง

พวกเขายังสรุป (ในหน้า 6-22) ว่าถ้าคุณใช้เลเซอร์ไดโอดที่กำลังแสง 50% ของเรตติ้งมันจะมีอายุการใช้งานสิบเท่านานกว่าการใช้งานที่ 95% ของกำลังขับที่ได้รับการจัดอันดับ

— แอนดี้อาคา
แหล่งที่มา

นี่เป็นสิ่งที่น่าสนใจ แต่ฉันต้องสงสัยว่าอัตราความล้มเหลวพื้นฐานเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร ทำไม "phototransistor", "photodiode" และ "IRLED" ล้มเหลวบ่อยกว่า "LED" (และไม่ได้ระบุว่าเป็นประเภทหรือแอปพลิเคชัน) ช่วงความเชื่อมั่นของค่าใด ๆ เหล่านี้คืออะไร เหตุใดปัจจัยอุณหภูมิจึงเหมือนกันสำหรับอุปกรณ์ทั้งหมด นี่ไม่ได้เป็นการดูหมิ่นคำตอบของคุณเลย - แหล่งข่าวกล่าวอย่างชัดเจนว่าอะไรคือสิ่งที่กล่าว แต่ฉันอดคิดไม่ได้ว่าการคำนวณเหล่านี้ - เป็นค่าที่แย่ที่สุด 2534 ภายใต้เงื่อนไขที่ไม่ระบุ - อาจมีความหมายต่อกองทัพสหรัฐฯ

— Oleksandr R.

@OleksandrR คุณได้ตั้งแต่เขียนความคิดเห็นนี้ทำวิจัยเกี่ยวกับความถูกต้องของมาตรฐานล้านหรือไม่

— แอนดี้อาคา

แต่น่าเสียดายที่ไม่ได้. ฉันไม่รู้ว่าจะเริ่มต้นอย่างไรเพราะไม่มีการพูดถึงในเอกสารที่จะให้ใครประเมินสิ่งนี้ ที่จริงแล้วส่วนใหญ่มันดูสมเหตุสมผลดี - แต่สำหรับอุปกรณ์ที่คล้ายกันมากที่มีอัตราความล้มเหลวพื้นฐานขนาดเล็กเช่นนี้ดูเหมือนว่ามีผลต่อแอพพลิเคชั่นที่ไม่ได้รับการยอมรับซึ่งบิดเบือนค่าที่ยกมา ถ้า IRLEDs เป็นความสว่างสูงที่ใช้ในตัวส่องแสง IR เป็นต้น และออปโต - ไอโซเมเตอร์อาจล้มเหลวได้ง่ายเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันหรือแรงดันไฟฟ้ามากกว่าที่ไฟ LED จะดับ - ดังนั้นสาเหตุที่เอาท์พุทโฟโตทรานซิสเตอร์

— Oleksandr R.

1

ขอโทษ. ฉันเพิ่งเห็นว่ามีส่วนอ้างอิงในตอนท้าย LED มีการอธิบายไว้ใน RADC-TR-88-97 ซึ่งมีการบันทึกไว้ว่ามีเพียง LED 22 ตัวที่ล้มเหลวในการทำงาน 4827 ล้านชั่วโมงและศูนย์ (!) IRLEDs ล้มเหลวมากกว่า 39 ล้านชั่วโมง ด้วยขนาดตัวอย่างเล็ก ๆ (หรือไม่มีอยู่) เหตุผลสำหรับค่าคี่นั้นชัดเจน RADC-TR-88-97 ยังให้รายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการทางสถิติและผลลัพธ์ โดยรวมดูเหมือนว่าจะเป็นเอกสารที่มีความหมายมากกว่า MIL-HDBK-217F

— Oleksandr R.

@OleksandrR อาจลองทำคำตอบนี้?

— Andy aka

6

LEDs เป็นเพียงไดโอดที่ไม่ "เสื่อม" ด้วยความถี่ กระแสสูงสุดและกระแสเฉลี่ยมีผลต่อการเสื่อมสภาพของ LED แต่ความถี่ไม่มีผลกระทบใด ๆ ที่ฉันเคยได้ยิน

นอกจากนี้ความถี่ของคุณยังต่ำ 50 kHz และ 50% รอบการทำงานหมายถึง 10 µs on และ 10 µs off นั่นเป็นเวลาที่ "ยาวนาน" สำหรับ LED

— แลงทรอฟ
แหล่งที่มา

1

อาจใช้เวลานานสำหรับเอฟเฟกต์บางอย่าง แต่สำหรับความเสื่อมโทรมจากความร้อน

— Chris H

3

ประสบการณ์ส่วนตัว:

ฉันขับ UV LED มาตรฐานให้อยู่ที่ 3.4V, 20mA ด้วยประมาณ 1A สำหรับ 5ns ในอัตรา 87kHz (รอบการทำงาน: 1: 2300) แต่ไม่ได้สังเกตว่า "การสึกหรอ" ใด ๆ ในแง่ของความสว่างหรือรูปร่างชีพจรภายใน 10 พัลส์ ^ 11

— sweber
แหล่งที่มา

1

นั่นคือประมาณ 8,000 วัน โอ๊ะขออภัยนั่นคือ 133 วัน (LOL ที่น่าประทับใจน้อยกว่า)

— แอนดี้อาคา

โอที แต่มันจะสร้างฟลักซ์ส่องสว่างได้มากเท่าไรภายใต้สภาวะที่ใช้กำลังมากเกินไป ฉันรวบรวมประสิทธิภาพลดลงอย่างรวดเร็วด้วยกระแสที่เพิ่มขึ้น (เนื่องจากอัตราการเพิ่มขึ้นของการรวมตัวกันของผู้ให้บริการที่อุณหภูมิสูงขึ้น) แต่ฉันไม่แน่ใจว่าพฤติกรรมที่แท้จริงสำหรับพัลส์สั้น ๆ เช่นนี้

— Oleksandr R.

คุณวัดกระแสจริงได้อย่างไร ดูเหมือนว่ามันจะเป็นเรื่องยากที่จะหลีกเลี่ยงผลกระทบจากการเหนี่ยวนำทั้งในไดรเวอร์และในการตั้งค่าการวัดปัจจุบัน

— Chris Stratton

@OleksandrR : มีเอฟเฟ็กต์ความอิ่มตัว แต่ก็เกือบจะเพิกเฉย นอกจากนี้เนื่องจากการตั้งค่าทั้งหมดมีเหตุผลอื่นเพียงพอสำหรับเอฟเฟกต์ดังกล่าวฉันจึงบอกว่าไม่มีการสูญเสียประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามฉันไม่ได้สนใจมันมากเกินไปมันเป็นสิ่งสำคัญที่ปริมาณแสงจะถูกพาไปได้อย่างใดอย่างหนึ่งและ 1A นั้นมีค่ามาก

— sweber

@ChrisStratton: จริง ๆ แล้วฉันใช้ตัวต้านทานขนาดเล็กมากในซีรีย์และหนึ่งในโพรบ 3.5GHz ที่ดีเหล่านี้จาก Agilent แน่นอนตัวต้านทานลดกระแส แต่การแก้ไขเนื่องจากปริมาณของแสงและการประเมินจากข้อมูลที่วัดได้นำไปสู่ข้อสรุปว่ากระแสจะต้องประมาณ 1A แน่นอนว่านี่เป็นเรื่องยากและทุกอย่างก็แม่นยำ

— sweber

2

ไม่มีผลกระทบที่มองเห็นได้ LED นั้นจะไวต่ออายุการใช้งานโดยรวมเท่านั้น แต่ความน่าเชื่อถือนั้นวัดได้ใน 10 ปี

ความล้มเหลวเนื่องจากความร้อนเนื่องจากบรรจุภัณฑ์หรือความล้มเหลวของการยึดลวดมีแนวโน้มมากกว่า แต่ความน่าจะเป็นของความล้มเหลวยังคงต่ำมาก ความล้มเหลวที่เป็นไปได้มากที่สุดสำหรับระบบที่สร้างขึ้นเองคือข้อต่อแบบบัดกรีหรือสายไฟระหว่าง Led กับ PCB หรือ PCB และแหล่งพลังงาน

ความล้มเหลวทางความร้อนเกิดจากอัตราการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันและผลที่ตามมาคือสิ่งนี้ทำให้เกิดโครงสร้าง ความเครียดน้อยหรือรอบความเครียดมีผลกระทบเล็กน้อย พิจารณาว่าพลาสติกของ LED นั้นอาจถูกหล่อขึ้นรูปและบ่มที่ +175 C ซึ่งอยู่ภายใต้ความกดดันเสมอ

ค่าคงที่เวลาระบายความร้อนของ LED น่าจะอยู่ในช่วง 10-100 ของมิลลิวินาที ปั่นจักรยานเร็วกว่าที่นำไปสู่การทัศนศึกษาที่อุณหภูมิน้อยมากซึ่งไม่ก่อให้เกิดปัญหาและการปั่นจักรยานช้ากว่าที่ จำกัด จำนวนรอบทั้งหมดไว้ที่จำนวนน้อยมาก

— jp314
แหล่งที่มา