Pourquoi ma LED n'a-t-elle pas grillé maintenant?

J'ai un DVR ReplayTV âgé de 15 ans. Je l'ai utilisé, je ne sais pas quand, mais probablement il y a une dizaine d'années. Il est allumé presque tout le temps et son voyant d’alimentation est bleu.

La FAQ sur les LED indique que de nombreuses LED ont une durée de vie nominale de 50 000 heures, ce qui implique qu’elle ne devrait durer que 5,5 ans environ, lorsqu’elle est utilisée 24h / 24, 7j / 7. Green Efficient Homes dit qu’une «LED individuelle peut durer 100 000 heures», ce qui la fait passer à onze ans.

Ces sites semblent concerner les ampoules LED, et non les LED individuelles utilisées comme indicateurs sur les appareils électroniques.

Pourquoi ce petit gars a-t-il été capable de continuer à briller continuellement pendant si longtemps?

Correctement conçues, construites et utilisées, les LED d'aujourd'hui ont une durée de vie incroyablement longue et les mécanismes d'usure ne sont pas catastrophiques. Par conséquent, au lieu d'utiliser les statistiques MTTF des lampes à incandescence, un pourcentage de luminosité (70%) est souvent utilisé pour définir la durée de vie. Cela ne signifie pas que la LED s’éteint, mais que la sortie de lumière n’est que de 70% de ce qu’elle était toute neuve. Parce que le changement est lent, vous ne le remarquez normalement pas.

Pour les applications à lumière blanche, cela a du sens car après un certain temps, la lumière fonctionne mais peut être trop faible pour être utile dans une application telle qu'une lampe de poche ou une lampe de lecture.

Les lampes à incandescence FWIW sont sujettes à quelque chose de similaire en ce sens que le filament s'évaporerait lentement, laissant un revêtement sombre sur la coque en verre, atténuant la lumière. Ils sont en mesure de compenser un peu parce que le filament brille un peu plus fort en raison de la résistance accrue (jusqu'à la rupture).

La meilleure estimation que j'ai pour un indicateur de durée de vie est supérieure à 5 000 000 heures.

Je ne pense pas que quiconque serait surpris si un micro-contrôleur dure 10 à 15 ans. Plus probablement, on s'attendrait à ce que l'un d'entre eux dure aussi longtemps. Pensez au nombre de jonctions pn qui pourraient échouer dans un microcontrôleur. Une LED n'a qu'une seule jonction pn. Un voyant DEL durera plus longtemps que tout le monde peut le savoir.

Les voyants DEL ne manqueront probablement jamais de votre vivant. La durée moyenne de la vie humaine est maintenant d’environ 78 ans ou 683 280 heures. Les voyants peuvent durer plus longtemps que cela.

L’alimentation (le maillon le plus faible de la plupart des produits) alimentant la LED du DVR dure 15 ans (23 400 heures).

La fiabilité repose non seulement sur la DEL, mais également sur le système dans lequel elle est utilisée.

Les LED meurent rarement. Les ampoules LED meurent parce que le conducteur est tombé en panne.
La cote de durée de vie d'une LED est basée sur le maintien de la lumière.

Une spécification commune pour les LED d'éclairage de forte puissance est pour un maintien de 70% du lumen (c'est-à-dire une sortie à 70% de son intensité maximale) après 50 000 heures de fonctionnement.

La norme industrielle la plus remarquable est l’IES LM-80 (LM-80), qui est, selon le US Department of Energy, une «méthode approuvée pour mesurer l’amortissement en lumière des sources lumineuses à semi-conducteurs (DEL), des matrices et des modules» ( US DOE).

Ce livre blanc Lumiled aborde le sujet en détail: Évaluation du comportement des systèmes à LED sur la durée de
vie

J'ai pris graphique graphique Lumileds 149 000 heures (Fig 5) et extrapolé à 1 000 000 heures. N'oubliez pas qu'il s'agit d'une LED haute puissance testée à haute température. Les voyants indicateurs durent beaucoup plus longtemps.

En règle générale, la durée de vie d'un semi-conducteur est réduite de 50% pour chaque augmentation de température de 10 ° C. Dans le test LM-80, une température de jonction supérieure à 130 ° C est utilisée (une température ambiante de 120 ° C est spécifiée). Et le voyant DEL fonctionne à la température ambiante. Donc, pour cela bien plus de 5 fois plus longtemps pour un indicateur. C’est là que j’obtiens ma meilleure estimation: 5 000 000 d’heures.

C'est pour allumer des LED. Les indicateurs à LED ont toujours été reconnus pour leur très grande fiabilité. AT & T fut l'un des premiers à voir cela.

AT & T a découvert que les témoins lumineux de son téléphone dureraient jusqu'à 50 ans. C'est 438 000 heures. 50 000 heures s’appliquent à une puissance élevée (température élevée) tombant à 70%. Ils durent beaucoup plus longtemps que 50 000 avant l'échec. Lumileds a testé L70 à 148 000 heures avec un test de 50 000 heures. S'ils allaient au point où on ne pouvait plus le voir, ce serait probablement entre 500 000 et 1 000 000 heures. Voir la figure 5 dans leur livre blanc. Et c'était un Luxeon Rebel à haute température et haute température testé à 85 ° C, 0.35A (Tjunction j98 ° C).

Dans les années 1960, une LED au GaP 110V dépassée durait plus de 438 000 heures. (50 ans)

À la fin des années 1960, les laboratoires AT & T Bell réalisèrent immédiatement qu’il existait de nombreuses applications possibles pour les LED. Voyants. devenaient utiles dans le secteur du téléphone. Toutes les lampes de ce type utilisées à l'époque aux États-Unis fonctionnaient à 110 V. Un exemple est le téléphone «Princess», destiné à être utilisé dans les chambres à coucher - le cadran allumé lorsque le téléphone a été retiré de son berceau. La «Princesse» était un téléphone prestigieux et la dernière mode dans les années 1960, mais elle a dû être installée à proximité d’une prise de courant de 110 V. Un appel de service à la compagnie de téléphone locale était nécessaire si l'ampoule était grillée. Si les DEL devaient remplacer les ampoules de 110 V, la ligne téléphonique pourrait les alimenter et une prise de courant de 110 V ne serait plus nécessaire. En outre, la durée de vie attendue des LEDs GaP dépassait 50 ans dans les téléphones,

Le matériau LED fait la différence.
Extrait du livre Diodes électroluminescentes de E. Fred Schubert

On sait que la fiabilité des dispositifs AlGaAs est inférieure à celle des dispositifs AlGaInP ne contenant aucun AlGaAs. Les couches d'AlGaAs à teneur élevée en Al sont sujettes à l'oxydation et à la corrosion, réduisant ainsi la durée de vie du dispositif.

Si un 110P GaP a duré 50 ans, une LED 2V devrait durer beaucoup plus longtemps. Comme les caractéristiques IV de la LED se sont améliorées, la durée de vie s'est également améliorée.

Les faibles valeurs de [V _f ] sont systématiquement corrélées à une fiabilité élevée de l'appareil

Ces sites semblent concerner les ampoules LED, et non les LED individuelles utilisées comme indicateurs sur les appareils électroniques.

C'est l'essence même du problème.

Le premier composant défaillant dans une ampoule à LED est généralement l’alimentation, pas les LED elles-mêmes. Une défaillance de l'alimentation peut entraîner une défaillance de la DEL, soit en délivrant trop de puissance, soit en générant une chaleur excessive, mais les DEL elles-mêmes sont rarement défectueuses. Les voyants n’ayant pas leur propre alimentation, ils ne sont pas concernés par ces problèmes. (Une défaillance de l'alimentation d'un périphérique contenant des voyants est généralement attribuée à l'appareil défaillant, pas à ses voyants!)

De plus, les ampoules à LED constituent une application beaucoup plus exigeante que les voyants à LED. Les LED d’une ampoule fonctionnent souvent à des températures proches de leur puissance maximale prévue. Cela les fait vieillir plus rapidement qu’un voyant DEL, qui ne fonctionne généralement qu’à la puissance requise pour l’éclairer de manière visible.

Les voyants DEL ont généralement une durée de vie utile mesurée en décennies. La luminosité de la LED peut diminuer légèrement avec l’âge, mais il est rare qu’une personne s’éteigne.

Il est fort possible que le voyant DEL ne fonctionne pas à la puissance nominale.

La durée de vie d'une LED est généralement spécifiée à la puissance nominale. Comme les voyants bleus sont des voyants plutôt gênants, ils sont souvent atténués pour obtenir une luminosité moins gênante (par exemple, le courant nominal spécifié est de 20 mA, le courant de fonctionnement réel dans un appareil spécifique est de 3 mA seulement). Cela augmente considérablement la durée de vie utile de la LED.

Cela s'ajoute aux autres réponses. La LED sera plus faible maintenant que quand elle était neuve, mais elle reste utile comme témoin lumineux.

La note est seulement un MTBF (temps moyen entre les pannes)

LED MTBF

Pour tout composant ou système, le MTBF est le temps moyen entre les pannes. Le MTBF est le temps écoulé prédit entre les défaillances inhérentes d'un composant ou d'un système en cours de fonctionnement.

Le MTBF est un chiffre utilisé dans les calculs de fiabilité des équipements. Afin de pouvoir calculer le MTBF de l'équipement, il est nécessaire de connaître le MTBF des composants individuels, par exemple la LED MTBF dans ce cas.

Le taux d'échec d'un composant et le MTBF sont liés. Le MTBF peut être calculé comme l'inverse du taux d'échec si on suppose qu'il existe un taux d'échec constant, ce qui n'est pas déraisonnable en tant qu'hypothèse de premier ordre.

MTBF = Heures de fonctionnement / Nombre de pannes

Les chiffres MTBF sont souvent cités dans les fiches techniques du fabricant. Cependant, le MTBF peut être considérablement réduit en utilisant des composants proches de leurs limites nominales. Les environnements hostiles tels que les températures élevées et les vibrations réduisent également le MTBF.

Cependant, lorsqu'elles fonctionnent dans leurs limites, les lampes à LED ont une longue durée de vie et n'échouent pas très souvent.

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

Sans échantillon de population et test de cette LED spécifique, il sera impossible de dire quelle est la durée de vie de cette LED. le fabricant ne peut garantir que par le biais de ses connaissances sur cette LED (probablement en effectuant des tests et en mesurant la dégradation pendant des mois) et en l'extrapolant ensuite tout au long de la vie. Ils garantissent ensuite un chiffre MTBF et si vous obtenez un lot de DEL en moyenne, elles dureront plus de x heures. Mais ils pourraient durer plus longtemps, le chiffre du MTBF n’est qu’une limite inférieure.

L'estimation de l'espérance de vie des composants électroniques est une tâche délicate. Comme on peut l’imaginer, le fabricant ne peut pas attendre 50 000 heures (ou environ 2 290 000 000 d’heures pour un récepteur RS232, voir page 7 de cet essai ) pour collecter des statistiques sur les défaillances d’appareils, ce que le marché ne permet pas. Toutes les estimations sont effectuées à l'aide de "modèles accélérés" .

L'idée est de définir un lot d'appareils dans des conditions extrêmes (tension, courant, température, facteurs environnementaux) jusqu'à ce que certains appareils échouent dans un délai de test raisonnable (jours ou heures), en supposant que les mécanismes de défaillance ne soient pas modifiés. Ensuite, en utilisant certains modèles théoriques de mécanismes de défaillance et d’autres HYPOTHÈSES, le taux de défaillance est extrapolé aux conditions de fonctionnement normales. Les modèles théoriques étant généralement de type exponentiel, de petites erreurs lors des tests accélérés peuvent entraîner de grandes différences dans les estimations des queues de ces fonctions exponentielles. Les modèles sont donc généralement conservateurs, afin d'éviter les passifs d'échecs prématurés catastrophiques.

Par exemple, si le modèle accéléré pour une LED inclut effectivement le facteur d'humidité de l'air et de rouille / oxydation, mais que votre LED est toujours dans des conditions ambiantes et sèches, elle peut durer beaucoup plus longtemps que le MTBF spécifié par le fabricant.

Ces temps sont classés comme des durées de vie et peuvent être très conservateurs. Donc, il se peut que la plupart d'entre eux (ou au cas où vous auriez de la chance) puissent supporter un facteur plus de fois, alors 15 ans ne sont pas déraisonnables.

Si la durée de vie nominale est garantie, voire utilisée, le fabricant peut alors être prudent et / ou se limiter à ce qu'il sait être vrai, plutôt que ce qu'il s'attend à être vrai. Il peut avoir à se défendre dans un procès!

Les DEL bleues ne sont devenues un moyen largement répandu que les DEL indicatrices économiques avant la fin des années 90. En 2010, un fabricant n’avait peut-être pas plus de dix ans d’expérience dans ce domaine, et il serait donc risqué de prévoir une espérance de vie de plus de dix ans, car l’expérimentation en laboratoire et le "vieillissement accéléré" ne peuvent se substituer à deux décennies de utilisation réelle sur le terrain.

Il y a des raisons d'espérer que les disques durs peuvent durer dix ans en service, plus de vingt ampoules à LED, plus de trente panneaux solaires. Mais l'expérience peut triompher de l'espoir et il existe actuellement des "inconnues connues" concernant les caractéristiques de vieillissement à long terme de tels produits que seul le passage d'une longue période de temps peut faire connaître.

Premièrement, comme d'autres l'ont dit, la durée de vie de la LED est un MTBF, deuxièmement, certains fabricants de lampes stroboscopiques à très grande vitesse, de sorte que la lumière est en fait éteinte assez longtemps, vos yeux ne peuvent tout simplement pas l'enregistrer. Ceci est souvent fait pour réduire la consommation de la batterie, mais je suppose que cela pourrait également être utilisé pour augmenter la durée de vie.

Ils font fonctionner un groupe de DEL pendant 50 000 heures et aucune d’entre elles ne s’éteint. Alors, ils disent sur le paquet "Garanti au moins 50 000 heures". Pour garantir une LED pendant 20 ans, il faudrait qu’elle l’exécute pendant 20 ans pour la tester.

En outre, il existe une probabilité qu'un événement externe, tel qu'une décharge statique, provoque une défaillance de la DEL. Cette probabilité plutôt faible influe sur la cote 50 000 heures vs 100 000 heures.