¿Qué se está acabando la física detrás de los LED?

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Versión corta : estoy pensando en ejecutar LEDs en una posible configuración de sobrecorriente, pero con un suministro basado en PWM. ¿Los LEDs sufrirán una muerte temprana? Dicho de otro modo, ¿el LED muere por sobrecalentamiento, o realmente debido a la sobrecorriente?

Versión larga : mi configuración consta de las siguientes partes, todas provenientes de varias tiendas de Internet de bajo costo, por lo que no hay disponible ninguna hoja de datos o especificaciones confiables.

  1. Una tira de LED. Compuesto por 12 módulos en paralelo. Cada módulo contiene 4 componentes en serie: una resistencia de 39 ohmios y 3 LEDs blancos 5630. Mi entendimiento es que se supone que debe ser alimentado por un suministro de 12V DC. Al hacerlo (con una fuente de alimentación de banco), cada punto de operación del LED está alrededor de 3.3V / 52mA, para un total de 7.6W para toda la tira (cuando se consideran las resistencias).
  2. Un controlador LED PWM. Un pequeño módulo de $ 1 que puede generar patrones de parpadeo o atenuar los LED a través de un PWM de 1.5 kHz (confirmado con un osciloscopio).
  3. Una verruga de pared de mierda, especificada a 12V, 1.5A, pero que genera ~ 17V cuando no hay carga, y alrededor de 13.25V cuando alimenta la tira de LED, operando cada LED a aproximadamente 3.6V / 60mA.

No he podido localizar ninguna hoja de datos para un LED 5630 que tiene ese tipo de punto de operación. En la configuración de 12 V, cada LED disipa ~ 175 mW, lo que parece un valor impar. Suponiendo que en realidad son LED de 1 / 4W (incluso si la mayoría de los 5630 parecen ser 1 / 2W), el punto de operación de 3.6V / 60mA todavía estaría debajo de eso, aunque sea de forma marginal.

De vuelta a la pregunta: estoy tratando de especular cuánto tiempo vivirían si los operara en, digamos, un ciclo de trabajo del 80%, lo que probablemente terminaría en un voltaje / corriente incluso un poco más alto que los números de arriba ¿Alguien puede proporcionar algunos antecedentes de la física del desgaste del LED?

Obviamente, agregar una resistencia de ~ 1 ohmio, 1 vatio en serie resolvería todo, pero ¿dónde sería divertido hacerlo?

    
pregunta jmr

1 respuesta

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Los LED

, como para todos los dispositivos semiconductores, mueren a través de más de un solo mecanismo.

Lo más obvio es el exceso de temperatura. Hazlo lo suficientemente caliente, y las cosas se difunden para destruir las estructuras que el fabricante difundió cuidadosamente en primer lugar. Con la pulsación, la situación es complicada, ya que la temperatura de la región de disipación (generalmente pequeña) varía con la potencia aplicada, mientras que la mayor parte del dispositivo está a una temperatura más o menos constante. Este comportamiento dependiente del tiempo se captura en gráficos de disipación en comparación con la longitud del pulso, cuando tiene datos.

Las cosas que no están tan bien hundidas por el calor, como los cables de unión, generalmente tienen una especificación de corriente máxima.

Las conexiones de CC pueden fallar debido a una sobrecorriente a largo plazo a través de la electromigración, donde a una densidad de corriente lo suficientemente alta, los átomos realmente se mueven y más delgadas ya conexiones delgadas, esta es una situación descontrolada.

Los aisladores pueden degradarse, y esto tiende a suceder más rápido a temperaturas más altas.

La literatura parece sugerir que mantener frescos los LED prolonga su vida. Se hace un gran esfuerzo en los paquetes que son posibles de disipar por calor.

Si tiene tiempo y componentes para quemar, entonces podría hacer sus propias pruebas de envejecimiento acelerado en sus propias condiciones. Usted esperaría encontrar una vida exponencial exponencial en la temperatura, donde está funcionando un solo mecanismo de desgaste. Cuando varios mecanismos se activan a diferentes temperaturas, la situación es más difícil de extrapolar. Por supuesto, la región en la que estamos más interesados, en la que 1000h se convierte en 100000h, es la que lleva más tiempo evaluar.

    
respondido por el Neil_UK

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