为什么现在我的LED还没有烧坏?


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我有一个15岁的ReplayTV DVR。我用过它,我不确定何时,但大概是十年前。它几乎一直打开,并且前面有一个蓝色电源LED。

LED FAQ说,很多LED的50000小时额定寿命,这意味着使用全天候当它应该只持续约5.5年。Green Efficient Homes表示,“单个LED可能可持续使用100,000个小时”,因此将其寿命延长至11年。

这些站点似乎与LED灯泡有关,而不是与用作电子设备指示器的单个LED有关。

为什么这个小家伙能够连续发光这么长时间?


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FWIW我有一个带有7段LED显示屏的时钟,大约是35年前我自己制造的。从那以后一直在不断使用,并且仍然可以正常工作。显示屏比以前要暗一些,但除非阳光直射,否则仍很容易阅读。
alephzero

4
@Passerby他们更有可能认为大多数客户将不会使用该产品那么长时间,或者将不会保存保修信息。而且大多数LED都由制造商而不是个人消费者用作组件。
Barmar

5
除了其他所有功能外,如果电视采用LED发光二极管,那可能只是在那15年中只有一小部分亮着,即使您的人眼一直认为它一直在发光。
Jay Kominek '18

1
我的第一个直觉是(正如许多其他人以各种方式所说的那样),指示灯,时钟等的LED可以由于各种原因而“永久地”持续使用-例如,不像LED照明设备那样承受高功率/高热量,并不是天生就容易像白炽灯和荧光灯灯泡一样失效。等等。然后,我记得我有两台洗碗机,大约18岁,其控制面板上的LED指示灯均出现故障-控件仍然可以正常工作,但是各种指示灯都可以工作,大多数仅清洗周期中亮,已失败。所有这些都可以计划中……
manassehkatz

3
@manassehkatz许多答案和评论使我认为LED是电子世界的“蟑螂”。它们会在其他任何设备磨损或消失后持续很长时间。
Barmar

Answers:


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正确设计,制造和使用的今天的LED使用寿命长得令人难以置信,并且磨损机制本质上不会造成灾难性的影响,因此通常不使用白炽灯MTTF统计数据来定义使用寿命(70%),这不是吗?这表示LED烧坏了,这意味着输出的光仅是全新时的70%。因为更改很慢,所以您通常不会注意到它。

对于白光应用,这是有道理的,因为经过一段时间后,该灯仍可工作,但可能太暗而无法在诸如手电筒或阅读灯之类的应用中使用。

FWIW白炽灯易于产生类似现象,因为灯丝会缓慢蒸发,从而在玻璃外壳上留下深色涂层,使光线变暗。它们能够补偿一点点,因为由于电阻增加(直到断裂),灯丝会发光一些。


1
我不是在说LED是代替白炽灯泡的灯泡的一部分。我说的是用作指示灯的单个LED。
Barmar

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它是相同的技术。与RGB类型相反,“白色” LED是蓝色/近紫外LED,它激发磷光体发出白光,这是唯一的区别(除了异质结材料等)。如果您戴眼镜或认识某人,请向他们询问他们在所有固态汽车前灯中看到的那种令人讨厌的蓝彩虹效果-这就是有源LED本身。即使它是一个指标,也有一个临界点,它太暗而无法被很好地看到。
isdi

5
“它们能够补偿一点,因为由于电阻增加,灯丝会发光一些”-由于白炽灯通常由恒定电压供电,因此不会增加电阻会导致灯消耗较少的功率,因此调光器?
Tanner Swett '18

2
我的意思是说局部抵抗是“热点”。细丝线冶金学中存在一些折衷,这些折衷随着时间的流逝侵蚀细丝的横截面面积,并在该点加热到钨甚至更高的温度。Mathew Peet有一篇不错的评论文章“钨丝灯案例研究”。当然,有一堆学术论文,但它们全都在收费壁垒后面。如果您用谷歌搜索上述标题,它将弹出。
isdi

1
附带说明一下,路灯和其他“专业”灯通常具有补偿LED老化的电路。它们最初可能以70%的电流开始,并且随着时间的流逝而增加电流,从而多年来仍会产生相同的光输出。我主观上发现它的亮度比安装时的亮度要低,因此我已经替换了厨房中的天花板灯,并且可能需要对橱柜下的LED进行相同操作。(或者,我可能会在顶柜底面的前面添加灯,因为当前的灯位于中间,并且不能充分照亮整个桌子
Lenne

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我对LED指示灯的使用寿命的最佳猜测是超过5,000,000小时。

我认为,如果微控制器使用了10到15年,任何人都不会感到惊讶。一个人更有可能期望持续这么长时间。考虑一下微控制器中可能有多少个pn结失效。一个LED只有一个pn结。LED指示灯的使用寿命将比任何人都能找到的寿命更长。

指示灯LED在您的一生中可能永远不会失败。现在,人类的平均寿命约为78年,即683,280小时。指示灯LED可以持续更长的时间。

为DVR中的LED供电的电源(大多数产品中最薄弱的环节)已经使用了15年(23,400小时)。

可靠性不仅取决于LED,而且还取决于使用该LED的系统。

在此处输入图片说明

LED很少熄灭。LED灯泡熄灭是因为驱动器发生故障。
LED寿命的额定值基于流明维持率。


大功率照明LED的常见规格是在运行50,000小时后,可保持70%的流明(即,以峰值强度的70%输出)。

最著名的行业标准是IES LM-80(LM-80),根据美国能源部的说法,它是“一种用于测量固态(LED)光源,阵列和模块的流明衰减的认可方法,”(美国能源部)。

该Lumiled白皮书详细介绍了该主题:
评估LED系统的寿命行为

我绘制了Lumileds 149,000小时的估算图(图5),并将其外推至1,000,000小时。请记住,这是在高温下测试的高功率LED。指示灯的使用寿命更长。
在此处输入图片说明

经验法则是,温度每升高10°C,半导体的寿命就会减少50%。在LM-80测试中,使用的结温超过130°C(指定环境温度为120°C)。并且指示灯LED在室温下运行。因此,对于指标而言,其长度要超过5倍。这是我得到的最准确的估计是5,000,000小时。


那是用于照明LED。一直以来,指示灯LED一直以很高的可靠性而著称。AT&T是最早看到这一点的公司之一。

AT&T已发现其电话指示灯LED可以使用长达50年。那是438,000小时。50,000小时适用于下降到70%的高功率(高温)。在失效之前,它们的使用寿命远远超过50,000。Lumileds已通过50,000次测试对L70进行了148,000小时的测试。如果它们到达无法再看到的地步,则可能是500,000到1,000,000小时。参见其白皮书中的图5。那是在85°C,0.35A(T98°C的结温)下测试的高功率高温Luxeon Rebel。

1960年代,过时的110V GaP LED会持续超过438,000小时。(50年)

1960年代末,AT&T贝尔实验室立即意识到LED有许多可能的应用。指示灯。在电话业务中变得有用。当时在美国使用的所有此类灯都使用110 V供电。“ Princess”电话就是一个例子,该电话原定在卧室中使用–当从通讯座中拿起电话时,表盘会点亮。“公主”是声望很高的电话,是1960年代的最新风尚,但必须安装在110 V电源插座附近。如果灯泡烧坏,需要致电当地电话公司。如果用LED代替110 V灯泡,则电话线可以为LED供电,并且不再需要110 V插座。此外,GaP LED在电话中使用时的预期寿命超过50年,


LED材料有所作为。
摘自E.Fred Schubert的《发光二极管》

已知AlGaAs器件的可靠性低于不包含任何AlGaAs的AlGaInP器件的可靠性。高Al含量的AlGaAs层易遭受氧化和腐蚀,从而降低了器件寿命。


如果110 V GaP持续50年,那么2V LED应该持续更长的时间。由于LED的IV特性得到了改善,因此使用寿命也得到了改善。

[V f ]的低值始终与高设备可靠性相关联

在此处输入图片说明


正如我在问题中说的那样,自从大约十年前我购买LED以来,LED几乎一直处于点亮状态。
Barmar

我要求提出一个观点而不是得出答案。另外,您说:“我用过它,我不确定何时,但大概是十年前。” 在您拥有它的头十年里,它多久出现一次?再说一次。
误解

6
给LED供电的电源的可靠性会让我印象深刻。
误解了

2
基于我长期使用效率为全功率10%的高效面板LED的研究,我在一次公司会议上表示,我们可以预期它们可持续使用200年。除了总工程师,这震惊了所有人。您的答案最接近真相。+1
Sparky256 '18 -10-24

6
@ Sparky256 200年或570年。足够近。差异不到3倍。我仍然觉得我570年的猜测是保守的。在我的下辈子,我们会更好地了解。我要等至少几百年才能回来。
误解了

14

这些站点似乎与LED灯泡有关,而不是与用作电子设备指示器的单个LED有关。

这是问题的本质。

LED灯泡失效的第一个组件通常是电源,而不是LED本身。电源故障可能会导致 LED发生故障-通过提供过多的功率或产生过多的热量-但LED本身很少出现故障。由于指示灯LED不包含自己的电源,因此它们不受这些问题的影响。(包含LED的设备中的电源故障通常归因于设备本身的故障,而不是LED的故障!)

另外,LED灯泡比指示器LED的要求更高。灯泡中的LED通常在高温下以接近其最大设计功率的功率运行。这导致它们的老化速度比LED指示灯更快,LED指示灯通常仅以使其明显点亮所需的功率运行。

指示灯LED的使用寿命通常为数十年。随着时间的流逝,LED的亮度可能会略有下降,但是很少有人会“烧毁”它。


我想我的问题的推论是“为什么LED这么持久?”
Barmar

3
@Barmar en.wikipedia.org/wiki/List_of_LED_failure_modes导致LED缓慢变暗的大多数故障模式就是:缓慢。其他大多数是由于一次滥用而造成的,要么立即杀死LED,要么存活下来。
亚伦

7
@Barmar为什么不应该呢?LED发光的物理过程并不是固有的破坏。
duskwuff '18

3
@duskwuff我认为这是这里的主要点,OP用于传统的基于灯丝的灯泡是固有的损害(或至少是令人难以置信的脆弱运行时),并根据他的所有的假设上解决此灯。
Trotski94 '18 -10-24

6

LED指示灯很可能不在额定功率下运行。

LED的寿命通常以标称功率指定。由于蓝色LED指示灯非常令人讨厌,因此它们通常会调暗到不那么令人讨厌的亮度(例如,标称额定电流为20mA,特定设备中的实际工作电流仅为3mA)。这显着增加了LED的使用寿命。

这是其他答案之外的补充。到现在为止,LED会比新的时候变暗,但它仍然可以用作指示灯。


1
该答案已经说明了降低的电流和温度如何延长LED的使用寿命,并提到LED随着老化而变得越来越暗。
德米特里·格里戈列耶夫

1
@Dmitry Grigoryev:哦。确实。我对它进行了略读,并在该页面上进行了全文搜索……不幸的是,该答案的相关部分包含在图形中。感谢您指出!
Klaws

2
实际上,这是一个非常敏锐的观察。蓝色LED不需要高亮度显示。市场营销/流程工程对“指定电流”(20 mA)进行了调整,以达到令人印象深刻的50,000(等)使用寿命。因此,假设所有老化模型都具有指数行为,则以标称值的1/10运行LED可能会使其寿命增加大约20,000倍。
Ale..chenski

1
在额定电流以下(远低于额定电流)运行也会大大降低芯片温度,这将为MTBF增加另一个重要因素。我想说这个答案是对OP问题的最佳解释(togheter用我的话谈谈e ^ + 10因子)。
Ale..chenski

4

该等级仅为MTBF(平均无故障时间)

LED MTBF

对于任何组件或系统,MTBF是两次故障之间的平均时间。MTBF是在运行期间组件或系统的固有故障之间的经过时间。

MTBF是用于计算设备项可靠性的数字。为了能够计算设备的MTBF,必须知道各个组件的MTBF,例如在这种情况下为LED MTBF。

组件的故障率与MTBF相关联。如果假设存在恒定的故障率,则MTBF可以计算为故障率的倒数,这对于一阶假设而言并非不合理。

MTBF =工作小时数/故障次数

制造商数据表中经常引用MTBF数据。但是,通过在接近其额定极限的范围内运行组件,可以大大降低MTBF。高温和振动等恶劣环境也会降低MTBF。

但是,当LED灯在其极限范围内运行时,它们的使用寿命很长,并且不会经常发生故障。

资料来源:https : //www.radio-electronics.com/info/data/semicond/leds-light-transmitting-diodes/lifespan-lifetime-expectancy-mtbf.php

如果没有样本总数和对该特定LED的测试,将无法确定该LED的寿命。制造商只能通过他们对LED的了解来保证(可能是通过对LED进行数月的测试,测量退化来保证),然后在整个使用寿命中进行推断。然后,他们保证平均无故障时间(MTBF)数据,如果您平均获得一批LED,它们将持续超过x个小时。但是它们可以持续更长的时间,MTBF只是一个下限。


2
该答案链接到一个页面,该页面讨论了定义故障的内容,并引用了两次故障之间的平均时间,但是未能定义故障本身,这是此问题的重要区别。LED的典型“故障”机制不是完全停止发光,而是调暗超出其原始输出的定义百分比。
亚伦

@Aaron带有指示灯,可能会将故障定义为完全无法显示或点亮,而不是行业中通常用来定义MTBF的70%
电压峰值

这就是为什么我认为提到这一区别很重要的原因。OP询问为什么LED的使用寿命比行业建议的寿命长得多,这是因为行业建议的故障标准与他自己的不同。
亚伦

RE:“故障可能被定义为根本无法显示或点亮”,因此50,000小时与实际预期寿命相去甚远。我会说短10倍。我希望指示灯LED可以持续超过500,000小时。
误解了

4

估计电子组件的预期寿命是一项棘手的工作。正如人们可以想像,制造商不能等到50000小时(或类似22.9亿小时的RS232接收器,见第7页本文)收集的设备故障统计,市场不允许这样。所有估计均使用“加速模型”完成

想法是在极端条件(电压,电流,温度,环境因素)下设置一批设备,直到某些设备在合理的测试时间(几天或几小时)内发生故障,并假设故障机制没有任何变化。然后,使用故障机理和其他假设的一些理论模型,将故障率外推至正常运行条件。通常,理论模型是指数类型的,因此加速测试过程中的小误差可能会导致这些指数函数的尾部估计值出现巨大差异。因此,模型通常偏于保守,以避免灾难性过早故障造成的损失。

例如,如果LED的加速模型确实包含了空气湿度和生锈/氧化因子,但是您的LED始终处于室内和干燥的空气条件下,则其使用寿命可能比制造商指定的MTBF长得多。


LM-80测试标准使用3种不同的工作条件350、700和1000 mA。在55、85和120 C的温度下进行测试。因此,应在正常操作条件下测试它们至少6,000小时。对于55 mA而言,对于1000 mA和低于正常条件的温度均较低。由于随着时间的推移强度降低,MTBF不适用于LED。
误解了

3

这些时间是额定寿命,可能非常保守。因此,很可能大多数或(如果您很幸运的话)其中一些可以处理的倍数更多,因此15年听起来并不合理。


2

如果保证或什至依靠额定寿命,则制造商可能会保守和/或将自己限制在已知的真实范围内,而不是预期的真实范围内。它可能必须在诉讼中为自己辩护!

直到1990年代后期,蓝色LED才开始广泛用作便宜的LED指示灯。在2010年,制造商可能没有超过10年的设备使用经验,因此,可能会提出超过10年的预期寿命,因为理论和“加速老龄化”实验室实验无法替代20年的寿命。在现场实际使用。

有理由希望磁盘驱动器可以使用十年,LED灯泡可以超过二十个,太阳能电池板可以超过三十个。但是经验可能会胜过希望,目前,关于这类产品的长期老化特性存在“未知的未知数”,只有经过很长时间才能知道。


0

首先,正如其他人所说的那样,LED的使用寿命是MTBF,其次,一些制造商以极高的速度频闪灯,因此实际上灯在相当长的时间内不发光,您的眼睛根本看不到它。通常这样做是为了减少电池消耗,但我想也可以用来延长使用寿命。


与以恒定的低电流以相同的亮度运行LED相比,这实际上可能给LED带来更大的压力...
rackandboneman 18-10-28,21

0

他们运行一堆LED长达50,000小时,但它们都没有烧坏。因此他们在包装上说“保证至少50,000小时”。要保证一个LED使用寿命为20年,则要求他们将其运行20年才能对其进行测试。

另外,有可能发生外部事件,例如静电放电,从而导致LED故障。这种相当小的概率会影响50,000小时与100,000小时的额定值。

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