Tal como lo entiendo, un LED normalmente tiene una vida útil de aproximadamente 25 años con una salida que decae exponencialmente en función del tiempo y la corriente.
¿Qué causa la degradación? Supongo que la corriente está moviendo lentamente los átomos alrededor de la red, pero ¿qué sucede exactamente?
Probablemente este artículo contiene todo lo que necesita para comprender por qué los LED de alta eficiencia fallan gradualmente:
Descripción de la causa del desvanecimiento en los LED de alto brillo (por Steven Keeping; Contribuido por Electronic Products; 2012-02-21).
Los indicadores LED, por otro lado, son mucho menos propensos a fallar, debido a una menor tensión (menos potencia disipada), pero el mecanismo debería ser el mismo.
A continuación algunos extractos de ese artículo:
Causa principal del error
Un LED es un dispositivo eléctrico, y como tal, hay muchas maneras en que puede salir mal. [...] Sin embargo, en la práctica, los LED son notablemente confiables y es más probable que la "falla" sea el resultado de que la salida de luz caiga por debajo de un umbral aceptable (típicamente el 70 por ciento de la salida inicial [...]. La causa principal de ese desvanecimiento (o "fallo de lumen") se desencadena (en su mayor parte) por las diminutas dislocaciones de enhebrado introducidas en el chip durante la fabricación de obleas.
Las dislocaciones de roscado actúan como sitios de nucleación para dislocaciones más grandes del cristal. Se forman naturalmente debido al calentamiento durante el funcionamiento, la expansión térmica y la contracción cuando el LED se enciende y apaga, y la tensión mecánica, como la vibración. A medida que se producen más y más dislocaciones con el tiempo, aumenta el número de sitios para la recombinación no radiativa y disminuye la eficiencia cuántica. (Algunos otros factores, como la difusión de metal en el semiconductor desde los cables de conexión también contribuyen a la falla de la luz, pero las dislocaciones son el mecanismo principal).
[...]
Peor aún, las recombinaciones no radiativas que causan vibraciones de la red cristalina aumentan la temperatura general. En otras palabras, a medida que el chip envejece, se volverá más y más caliente para un voltaje directo dado debido a un mayor número de fonones, acelerando la formación de dislocaciones y la eventual desaparición del dispositivo.
Línea inferior:
La fabricación de la unión PN no puede ser perfecta y esto conduce a imperfecciones en la red cristalina.
Estas imperfecciones tienen un espacio de banda diferente, por lo que las recombinaciones de los agujeros de electrones en esos sitios no contribuyen a la emisión de luz (es decir, fotones), sino que causan la emisión de fonones (cuantos vibracionales).
Las imperfecciones tienden a actuar como centros donde la red se vuelve "irregular" cada vez más (esto se denomina nucleación ) debido a vibraciones, choques térmicos, etc. ...
Los fonones tienden a aumentar ese efecto de nucleación, por lo que el fenómeno tiene "retroalimentación positiva" y tiende a empeorar con el tiempo.
La adhesión a las especificaciones del fabricante ayuda a mantener ese problema bajo control.