LED의 수명은 PWM 주파수에 따라 어떻게 (그리고 어떻게)

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정격 전류에서 표준 LED를 구동하기위한 두 가지 옵션을 가정 해 봅시다.

10kHz에서 듀티 사이클을 50 %로 설정 한 PWM
50kHz에서 듀티 사이클을 50 %로 설정 한 PWM

기술적으로 두 LED 모두 같은 양의 빛을 생성하고 '깜박임'은 육안이나 카메라에 보이지 않습니다 (고속 카메라 제외).

led pwm lifetime

— 길 라드
소스

좋은 질문 +1, 나는 비슷한 것을 묻고 싶었습니다. 작은 접합부의 열 사이클링으로 인해 50Hz 정류와 같은 매우 낮은 주파수에서 걱정할 것입니다. 우리는 답변을 기다릴 것입니다.

— 자폐증

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BTW, 우리 중 일부는 실제로 눈이 인간 이다 점멸 PWM에 민감합니다. 따라서 일부 모니터 및 TV 공급 업체는 디밍을 위해 PWM없이 깜박임없는 패널을 구축하고 있습니다.

— Basil Bourque

"정격 전류에서"란 듀티 사이클의 "온"동안 흐르는 전류를 의미합니까, 아니면 전체주기에 대한 평균 전류 를 의미 합니까? 후자의 경우, 분명히 거기에 몇 가지 LED가 더 나은과 LED가 효율적으로 시간에 그 동안 오버 드라이브되고 있다는 등의 오프 펄스라고 할 수있는 주파수, 문제는 손상의 메커니즘이 어떻게 느린해야하는 것입니다 있다.

— Chris Stratton

이것은 관련이 없지만 마지막 문장 ( "기술적으로 두 LED가 같은 양의 빛을 생성 할 것입니다 ...")은 전적으로 사실이 아닙니다. 더 높은 주파수의 LED는 더 낮은 주파수의 LED 보다 적은 양의 빛 을 생성 합니다. 나는 이것을 Electronics Stack Exchange에서 배웠습니다 :) electronics.stackexchange.com/a/86942/30973

— ayane

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신뢰할 수있는 MIL-HDBK-217F를 열고 LED와 수명에 대해 설명합니다 :-

백만 시간당 고장률에 영향을 미치는 주요 요인은 온도입니다.

레이저 다이오드에 대한 다음 섹션을 읽으면 듀티 사이클 펄스를 고려하지만 그 결론 (6-21 페이지)은 50:50 듀티 사이클에서 레이저 다이오드의 고장률이 약 25 %라는 결론입니다. 지속적으로 운전할 때.

또한 레이저 출력을 정격의 50 %의 광 출력으로 작동하면 정격 출력의 95 %로 작동하는 것보다 10 배 더 오래 지속될 것이라고 결론을 내 렸습니다 (6-22 페이지).

— 앤디 일명
소스

이것은 매혹적인 일이지만, 이러한 기본 고장률이 어떻게 도출되었는지 궁금합니다. "포토 트랜지스터", "포토 다이오드"및 "IRLED"가 "LED"보다 훨씬 자주 실패해야하는 이유는 무엇입니까? 이러한 값에 대한 신뢰 구간은 무엇입니까? 모든 장치에서 온도 계수가 동일한 이유는 무엇입니까? 이것은 당신의 대답을 전혀 비난하는 것이 아닙니다. 출처는 그것이 말하는 것을 명확하게 말합니다. 그러나 최악의 경우와 같이 이러한 계산을 생각할 수는 없습니다. 불특정 한 조건 하에서 1991 – 미군에게만 의미가있을 수있다.

— Oleksandr R.

@OleksandrR. 이 의견을 작성한 이후로 mil 표준의 유효성에 대한 연구를 수행 한 적이 있습니까?

— Andy 일명

불행히도. 문서에서 이것을 평가할 수있는 것은 아무것도 없기 때문에 어디서부터 시작 해야할지 모르겠습니다. 실제로, 대부분은 완전히 합리적으로 보이지만 기준 실패율이 작은 매우 유사한 장치의 경우 인용 된 값을 왜곡하는 승인되지 않은 응용 프로그램 효과가있을 수 있습니다. IRLED가 예를 들어 IR 조명기에 사용되는 고휘도 인 경우. 또한 광 차단기 출력이 더 자주 실패하는 이유는 LED가 점화되지 않고 전류 또는 전압 스트레스로 인해 광 분리기가 쉽게 고장날 수 있습니다.

— Oleksandr R.

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실례합니다. 방금 끝에 참조 섹션이 있음을 보았습니다. LED는 RADC-TR-88-97에 설명되어 있으며 여기에서 22 개의 LED 만 4 억 7,700 만 시간 이상 작동하지 않았으며 영 (!) IRLED는 39 백만 시간 이상 고장났다는 점에 주목해야합니다. 이러한 작은 (또는 존재하지 않는) 샘플 크기를 사용하면 홀수 값의 이유가 분명합니다. RADC-TR-88-97은 통계적 방법 및 결과에 대해 자세히 설명합니다. 전반적으로 MIL-HDBK-217F보다 훨씬 더 의미있는 문서 인 것 같습니다.

— Oleksandr R.

@OleksandrR. 아마도 이것이 답이 될까?

— Andy 일명

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LED는 주파수와 "마모"하지 않는 다이오드 일뿐입니다. 최대 전류 및 평균 전류는 LED가 마모되는 방식에 영향을 주지만 주파수는 내가 들었던 영향을 미치지 않습니다.

또한 주파수가 낮습니다. 50kHz 및 50 % 듀티 사이클은 10µs 켜짐 및 10µs 꺼짐을 의미합니다. LED가 "긴"시간입니다.

— 올린 라스 롭
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1

일부 효과에는 시간이 오래 걸릴 수 있지만 열분해 (겉보기가 우세한)의 경우 매우 짧습니다.

— Chris H

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개인적인 경험 :

87kHz (듀티 사이클 : 1 : 2300)의 속도로 5ns 동안 약 1A로 3.4V, 20mA로 정격 된 표준 UV LED를 구동했지만 10 이내의 밝기 또는 펄스 형태로 "마모"를 관찰하지 못했습니다. ^ 11 펄스.

— 겁쟁이
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약 8,000 일입니까? 죄송합니다. 133 일 (LOL이 적음)입니다!

— Andy 일명

OT, 그러나 이러한 과도하게 구동되는 조건에서 얼마나 더 많은 광속이 발생합니까? 나는 높은 다이 온도에서 캐리어 재결합 속도가 증가하기 때문에 전류가 증가함에 따라 효율이 상당히 빠르게 떨어지지 만, 이와 같은 짧은 펄스에 대한 실제 동작을 확신하지 못합니다.

— Oleksandr R.

실제 전류는 어떻게 측정 했습니까? 드라이버와 전류 측정 설정 자체에서 유도 효과를 피하는 것이 까다로운 것처럼 보입니다.

— Chris Stratton

@OleksandrR. : 채도 효과가 있었지만 거의 무시할 수있었습니다. 또한 전체 설정에 이러한 영향을 미치는 다른 이유가 충분했기 때문에 효율성의 손실이 없다고 말하고 싶습니다. 그러나 나는 그것에 대해 너무 신경 쓰지 않았고, 빛의 양이 어떻게 든 조향 될 수 있다는 것이 중요했으며 1A는 극한의 가치였습니다.

— sweber

@ChrisStratton : 글쎄, 저는 아주 작은 저항을 직렬로 사용했고 애질런트의이 멋진 차동 3.5GHz 프로브 중 하나를 사용했습니다. 물론 저항은 전류를 감소 시키지만 빛의 양으로 인한 보간과 측정 된 데이터로부터의 추정으로 인해 전류는 약 1A 여야한다는 결론을 내립니다. 물론, 이것은 힘들었고 모든 것이 정확했습니다.

— sweber

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눈에 띄는 영향이 없습니다. LED 자체는 총 수명에만 민감하지만 신뢰성은 10 년 만에 측정됩니다.

패키징 또는 와이어 본드 고장으로 인한 열 고장 가능성이 더 높지만 고장 가능성은 여전히 매우 낮습니다. 자체 제작 시스템의 실패 가능성은 납땜 조인트 또는 Led와 PCB 사이의 배선 또는 PCB와 전원입니다.

열 고장은 열팽창 률이 다르기 때문에 발생하며 이로 인해 구조물에 과도한 응력이 발생합니다. 작은 스트레스 또는 스트레스주기는 무시할만한 영향을 미칩니다. LED의 플라스틱은 아마도 +175 C에서 성형되고 경화되었을 것입니다-항상 스트레스를 받고 있습니다.

LED의 열 시간 상수는 아마도 10-100ms 범위에있을 것입니다. 그보다 더 빠른 사이클링은 문제를 일으키지 않는 매우 작은 온도 이동으로 이어지고, 그보다 더 느린 사이클링은 전체 사이클 수를 매우 작은 수로 제한합니다.

— jp314
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