Diody LED montowane na stałe w lampach - jak długo działają?

Żywotność diod LED: Porównanie i postępy

Żywotność jest zazwyczaj podawana w godzinach pracy, co jest powszechną metodą określania trwałości źródeł światła. Diody LED są znane z tego, że działają znacznie dłużej niż tradycyjne żarówki lub lampy halogenowe.

Producenci zazwyczaj podają żywotność wynoszącą około 20 000 do 50 000 godzin. Te imponujące liczby są wynikiem postępu technologicznego, jaki nastąpił w rozwoju diod LED. Aby zrozumieć znaczenie tych godzin pracy w kontekście codziennym, można

wykonać

proste

obliczenia: lampa LED, która jest używana średnio przez 3 godziny dziennie, przy żywotności 20 000 godzin będzie działać przez około 18 lat. Jeśli ta sama lampa będzie działać przez 50 000 godzin, może działać nawet przez 45 lat. Jest to ogromna zaleta w porównaniu z tradycyjnymi żarówkami, które działają średnio tylko około 1000 godzin, oraz lampami halogenowymi, które działają około 2000 do 4000 godzin.

Porównanie z tradycyjnymi źródłami

światła

Długa żywotność diod LED w znacznym stopniu przyczynia się do tego, że coraz częściej zastępują one żarówki i lampy halogenowe. Podczas gdy tradycyjna żarówka stosunkowo szybko się przepala i wymaga częstej wymiany, zastosowanie diod LED znacznie zmniejsza nakłady związane z konserwacją. Zmniejszenie częstotliwości wymiany jest nie tylko praktyczne, ale także pozwala zaoszczędzić koszty w dłuższej perspektywie.

Postęp technologiczny i wydajność

Imponująca żywotność diod LED jest wynikiem wielu postępów technologicznych. Diody LED wykorzystują technologię półprzewodnikową, która umożliwia bardziej wydajną konwersję energii elektrycznej na światło w porównaniu z tradycyjnymi metodami emisji światła w żarówkach. Podczas gdy żarówka wytwarza światło poprzez efekt nagrzewania się żarnika wolframowego, tracąc przy tym dużo energii w postaci ciepła, diody LED działają chłodniej i wydajniej.

Długotrwała niezawodność

Oprócz długiej żywotności diody LED zapewniają również stałą jakość światła przez cały okres eksploatacji. W przypadku wielu tradycyjnych lamp wydajność świetlna zmniejsza się z upływem czasu, podczas gdy diody LED mają tendencję do utrzymywania stałej jasności przez znacznie dłuższy czas.

Wskaźnik awaryjności diod LED jest również niższy, co czyni je niezawodnym wyborem do zastosowań wymagających ciągłego oświetlenia

.

Korzyści ekonomiczne i ekologiczne

Długa żywotność trwale zamontowanych diod LED przynosi nie tylko korzyści ekonomiczne dzięki zmniejszeniu kosztów konserwacji i wymiany, ale także korzyści ekologiczne. Rzadsza wymiana oznacza mniej odpadów i mniejsze zużycie zasobów. To sprawia, że diody LED są bardziej przyjazną dla środowiska opcją, która może przyczynić się do zrównoważonej strategii oświetleniowej.

„Aby przedłużyć żywotność stałych diod LED, należy upewnić się, że nie ulegają one przegrzaniu. Stałe diody LED są wrażliwe na ciepło, a wysokie temperatury mogą znacznie skrócić ich żywotność. Dlatego ważne jest, aby diody LED były odpowiednio chłodzone, np. za pomocą radiatorów lub wentylatorów”.

Degradacja diod LED: przyczyny, skutki i środki

zaradcze

Degradacja to termin używany w wielu dziedzinach technicznych i naukowych, który ogólnie opisuje proces pogorszenia się lub stopniowego spadku właściwości materiału, wydajności lub efektywności.

W odniesieniu do technologii LED degradacja odnosi się do zmniejszenia wydajności świetlnej i efektywności diod LED w miarę upływu czasu. Proces ten jest nieunikniony, ale na jego tempo i zakres mogą wpływać różne czynniki.

Degradacja diod LED

W przypadku diod LED degradacja występuje głównie w postaci spadku wydajności świetlnej. Spadek ten jest często określany jako utrzymanie strumienia świetlnego lub utrzymanie lumenów i jest wyrażany jako procent pierwotnej wydajności świetlnej. Typowa wartość degradacji może wynosić na przykład 70% pierwotnej jasności po 50 000 godzin pracy, często określana jako L70. Oznacza to, że po tym czasie pracy dioda LED nadal emituje 70% swojej pierwotnej jasności. Jasność.

Przyczyny degradacji

1. Obciążenie termiczne: Nadmierne ciepło jest jedną z głównych przyczyn degradacji diod LED. Chociaż diody LED są bardziej wydajne niż tradycyjne źródła światła, nadal wytwarzają ciepło, które musi być odprowadzane. Słabe odprowadzanie ciepła może prowadzić do przegrzania, co powoduje uszkodzenie materiałów LED i zmniejsza wydajność świetlną.
2. Obciążenie elektryczne: Silne lub zmienne obciążenia prądowe mogą wpływać na żywotność i wydajność diod LED. Stałe i stabilne zasilanie ma kluczowe znaczenie dla minimalizacji degradacji.
3. Warunki otoczenia: Wilgoć, ekstremalne temperatury i czynniki chemiczne mogą oddziaływać na materiały diod LED i powiązanych komponentów, prowadząc do szybszej degradacji.
4. Jakość materiałów: Jakość użytych materiałów ma znaczący wpływ na tempo degradacji. Wysokiej jakości diody LED wykonane z wytrzymałych materiałów zazwyczaj charakteryzują się wolniejszym tempem degradacji w porównaniu z produktami niższej jakości.

Skutki degradacji 

Degradacja ma bezpośredni wpływ na wydajność i efektywność diod. Wraz ze wzrostem stopnia degradacji zmniejsza się nie tylko jasność, ale mogą również wystąpić zmiany koloru, które wpływają na jakość światła. Może to mieć szczególne znaczenie w zastosowaniach, w których wymagane są stałe warunki oświetleniowe, takich jak środowiska przemysłowe, placówki medyczne lub galerie sztuki.

Środki mające na celu ograniczenie degradacji

1. Dobre zarządzanie ciepłem: Wdrożenie skutecznych systemów lub technik chłodzenia może utrzymać niską temperaturę diod LED, spowalniając w ten sposób degradację.
2. Wysokiej jakości materiały: Zastosowanie wysokiej jakości diod LED i komponentów może znacznie zmniejszyć tempo degradacji.
3. Stabilne zasilanie: stałe i czyste zasilanie zapobiega przeciążeniom elektrycznym i chroni komponenty LED.
4. Ochrona przed wpływem czynników środowiskowych: Odpowiednie obudowy i powłoki ochronne mogą chronić diody LED przed szkodliwym wpływem czynników środowiskowych i przedłużyć ich żywotność.

Czynniki i metody obliczania żywotności diod

LED

Żywotność diod LED jest zazwyczaj podawana w godzinach pracy i opisuje okres, w którym dioda LED może utrzymać określoną moc lub jasność. Obliczenia te opierają się na wielu czynnikach i testach, które mają na celu zapewnienie niezawodnego działania diod LED w rzeczywistych warunkach. Oto najważniejsze kroki i czynniki brane pod uwagę przy obliczaniu żywotności diod LED:

1. Utrzymanie strumienia świetlnego (Lumen Maintenance): Żywotność diody LED jest często definiowana jako czas, w którym wydajność świetlna spadła do określonego procentu wartości początkowej. Typowe wartości pomiarowe to:

1. L70: czas, po upływie którego dioda LED osiąga 70% swojej pierwotnej wydajności świetlnej.
2. L80: czas, po upływie którego dioda LED osiąga 80% swojej pierwotnej wydajności świetlnej.

Na przykład L70=50 000 godzin oznacza, że po 50 000 godzinach pracy dioda LED nadal zapewnia 70% swojej pierwotnej jasności.

2. Warunki testowe: Diody LEDsą testowane w standardowych warunkach, aby uzyskać spójne i porównywalne wyniki. Testy te obejmują:

1. Temperatura: diody LED są testowane w różnych temperaturach, aby zmierzyć ich wydajność w realistycznych warunkach pracy.
2. Prąd roboczy: prąd, przy którym diody LED są zasilane, jest utrzymywany na stałym poziomie podczas testów.
3. Warunki otoczenia: Testy uwzględniają warunki otoczenia, takie jak wilgotność i ciśnienie atmosferyczne.

. Przyspieszone testy trwałości: Ponieważ testowanie diod LED przez cały okres ich żywotności jest niepraktyczne, stosuje się testy przyspieszone. Testy te zwiększają temperaturę i prąd roboczy w celu przyspieszenia procesu starzenia. Wyniki tych testów są następnie ekstrapolowane w celu oszacowania żywotności w normalnych warunkach.

4. Wskaźnik awaryjności i niezawodność: Oprócz wydajności świetlnej brany jest również pod uwagę wskaźnik awaryjności diod LED. Odnosi się to do Prawdopodobieństwo całkowitej awarii diody LED z powodu usterki technicznej. Do modelowania wskaźnika awaryjności w czasie stosuje się metody statystyczne, takie jak rozkład Weibulla.

5. Informacje od producenta i certyfikaty: Producenci często podają gwarantowaną żywotność na podstawie własnych testów i modeli. Certyfikaty niezależnych instytutów badawczych mogą zapewnić dodatkową pewność, że podane okresy trwałości są wiarygodne.

Przykład obliczeń 

Producent może przetestować diodę LED w temperaturze pokojowej 25°C przy prądzie roboczym 350 mA i stwierdzić, że po 10 000 godzin dioda LED zachowuje 95% swojej pierwotnej jasności.

Za pomocą modeli matematycznych i przyspieszonych testów w wyższych temperaturach można by ekstrapolować, że w normalnych warunkach dioda LED po 50 000 godzin zachowuje 70% swojej jasności (L70).

Czynniki

wpływające

na rzeczywistą żywotność diod

LED

Na rzeczywistą żywotność może wpływać wiele czynników, które wykraczają poza proste podanie liczby godzin pracy. Istotną rolę odgrywają tutaj cykle przełączania, liczba godzin pracy i temperatura otoczenia. Czynniki te mogą mieć znaczący wpływ na wydajność i trwałość diod LED i należy je uwzględnić przy wyborze i instalacji oświetlenia LED.

1. Cykle przełączania

Definicja i wpływ: Cykle przełączania odnoszą się do liczby włączeń i wyłączeń diody LED. Każda dioda LED ma ograniczoną liczbę cykli przełączania, które może wykonać, zanim jej wydajność ulegnie pogorszeniu.

Wpływ na żywotność: Częste włączanie i wyłączanie może powodować naprężenia termiczne w diodzie LED, ponieważ za każdym razem się ona nagrzewa i ochładza. Te cykle termiczne mogą obciążać elementy wewnętrzne i prowadzić do przedwczesnej awarii. Diody LED są generalnie bardziej odporne na cykle przełączania w porównaniu z tradycyjnymi żarówkami. Niemniej jednak bardzo częste włączanie i wyłączanie, na przykład w zastosowaniach takich jak czujniki ruchu lub światła migające, może skrócić żywotność.

Informacje producenta: Wielu producentów podaje, że ich diody LED są zaprojektowane do określonej liczby cykli przełączania. Może to wynosić od kilku tysięcy do kilku milionów cykli, w zależności od jakości i konstrukcji diody LED.

2. Liczba godzin pracy

Definicja i wpływ: Liczba godzin pracy odnosi się do całkowitego czasu, przez jaki dioda LED pozostaje włączona. Jest to główny czynnik determinujący żywotność diod LED i jest zazwyczaj podawany przez producentów.

Wpływ na żywotność: Żywotność diody LED jest często podawana w odniesieniu do utrzymania strumienia świetlnego, np. L70 (czas, po upływie którego dioda LED osiąga 70% swojej pierwotnej wydajności świetlnej). Dłuższy czas pracy oznacza większe skumulowane obciążenie komponentów diody LED. Diody LED, które są stale zasilane przez dłuższy czas, mają zazwyczaj dłuższą żywotność w porównaniu z diodami, które są często włączane i wyłączane.

Przykład praktyczny: dioda LED, która średnio 3 godziny dziennie, ma znacznie dłuższą przewidywaną żywotność niż ta, która działa 24 godziny na dobę. Oznacza to, że ta sama dioda LED będzie działać dłużej w gospodarstwie domowym niż w zastosowaniu przemysłowym, gdzie może świecić przez całą dobę.

3. Temperatura otoczenia

Definicja i wpływ: Temperatura otoczenia to temperatura powietrza wokół diody LED podczas pracy. Diody LED są wrażliwe na wysokie temperatury, ponieważ mogą one bezpośrednio wpływać na ich wydajność i żywotność.

Wpływ na żywotność:

Wysokie temperatury: Jeśli diody LED są eksploatowane w wysokich temperaturach otoczenia, może to prowadzić do przegrzania. Przegrzanie przyspiesza degradację materiałów diod LED i szybciej zmniejsza wydajność świetlną.

Niskie temperatury: Niskie temperatury są generalnie mniej szkodliwe dla diod LED, a nawet mogą wydłużyć ich żywotność. Diody LED działają wydajniej i generują mniej ciepła w niższych temperaturach.

Zarządzanie ciepłem: Skuteczne odprowadzanie ciepła ma kluczowe znaczenie dla maksymalizacji żywotności diod LED. Można to osiągnąć poprzez odpowiednią konstrukcję oprawy LED, radiatora i innych pasywnych lub aktywnych metod chłodzenia.

Informacje producenta: Większość producentów testuje swoje diody LED w standardowych temperaturach, zazwyczaj 25°C. Testy te dostarczają podstawowych danych, ale rzeczywista żywotność może się różnić, jeśli diody LED są eksploatowane w cieplejszym lub chłodniejszym otoczeniu.

Przyczyny awarii diod LED i możliwości wymiany lamp

LED

Diody LED mogą ulec awarii, mimo że mają znacznie dłuższą żywotność w porównaniu z tradycyjnymi żarówkami i lampami halogenowymi. Różne czynniki mogą prowadzić do awarii diody LED:

Przegrzanie: Jedną z najczęstszych przyczyn awarii diod LED jest przegrzanie. Jeśli ciepło nie jest skutecznie odprowadzane, może dojść do uszkodzenia wewnętrznych elementów diody LED. Może to być spowodowane niewystarczającym zarządzaniem ciepłem, brakiem wentylacji lub wysoką temperaturą otoczenia.

Przeciążenie elektryczne: Skoki napięcia lub wahania prądu mogą uszkodzić elementy elektroniczne diody LED. Może to być spowodowane wadliwymi zasilaczami, nieprawidłowym okablowaniem lub zakłóceniami elektrycznymi w sieci energetycznej.

Problemy z jakością: Niskiej jakości diody LED lub złe wykonanie mogą również prowadzić do przedwczesnej awarii. Wysokiej jakości diody LED renomowanych producentów mają zazwyczaj dłuższą żywotność i są mniej podatne na uszkodzenia.

Uszkodzenia mechaniczne: Fizyczne oddziaływania, takie jak uderzenia, wibracje lub nieprawidłowa obsługa, mogą uszkodzić diody LED. Szczególnie wrażliwe są połączenia i miejsca lutowania wewnątrz diody LED.

Degradacja: Nawet jeśli diody LED działają niezawodnie przez długi czas, podlegają one naturalnemu procesowi starzenia. Wydajność świetlna stopniowo spada i mogą wystąpić zmiany koloru. Z biegiem czasu może to spowodować, że dioda LED zostanie uznana za „uszkodzoną”, nawet jeśli nadal działa.

Czy można wymieniać żarówki LED? 

To, czy i w jaki sposób można wymienić żarówki LED, zależy od konstrukcji oprawy oświetleniowej i rodzaju diody LED. Zasadniczo istnieją dwa główne typy żarówek LED: wymienne źródła światła LED i stałe oprawy oświetleniowe LED.

Wymienne żarówki LED

1. Łatwa wymiana: wiele lamp LED jest skonstruowanych w taki sposób, że mogą bezpośrednio zastąpić tradycyjne żarówki lub lampy halogenowe. Diody LED mają standardowe trzonki (np. E27, GU10) i można je łatwo wymienić, wkręcając je lub wtykając do istniejącej oprawki.
2. Zalety: wymiana jest łatwa i nie wymaga specjalnych narzędzi ani wiedzy fachowej. Ponadto uszkodzone lub przestarzałe diody LED można szybko i niedrogo wymienić. zastąpione.

Na stałe zamontowane lampy LED

1. Złożoność: W przypadku stałych diod LED wymiana jest zazwyczaj trudniejsza, ponieważ diody LED są zintegrowane z oprawą. Oznacza to często, że w przypadku awarii diod LED konieczna jest wymiana całej oprawy.
2. Zalety: Stałe diody LED umożliwiają tworzenie bardziej kompaktowych i wydajnych konstrukcji. Często zapewniają one lepsze odprowadzanie ciepła i dłuższą żywotność, ponieważ są specjalnie zoptymalizowane pod kątem danej oprawy oświetleniowej.

Pięć wskazówek, jak przedłużyć żywotność żarówek LED

1. Zadbaj o dobre odprowadzanie ciepła

Dlaczego jest to ważne: przegrzanie jest jedną z głównych przyczyn przedwczesnej awarii diod LED. Skuteczne odprowadzanie ciepła pozwala utrzymać niską temperaturę żarówek LED i wydłużyć ich żywotność.

Jak to zrobić: używaj opraw oświetleniowych zaprojektowanych specjalnie dla diod LED, wyposażonych w dobre radiatory lub systemy wentylacyjne. Upewnij się, że lampy LED są zainstalowane w dobrze wentylowanych miejscach, aby ułatwić odprowadzanie ciepła. Regularnie czyść radiatory i otwory wentylacyjne z kurzu i brudu, aby zachować wydajność odprowadzania ciepła.

2. Zapewnij stabilne zasilanie

Dlaczego jest to ważne: Wahania napięcia i przeciążenia elektryczne mogą uszkodzić wewnętrzne elementy diod LED i skrócić ich żywotność.

Jak to zrobić: Używaj ściemniaczy kompatybilnych z diodami LED, które zapewniają stałe zasilanie i nie wpływają negatywnie na żywotność diod LED. Zainstaluj urządzenia zabezpieczające przed przepięciami, aby chronić diody LED przed nagłymi skokami napięcia. Upewnij się, że instalacje elektryczne w Twoim domu lub firmie są prawidłowe i bezpieczne.

3. Unikaj częstego włączania i wyłączania

Dlaczego jest to ważne: Za każdym razem, gdy dioda LED jest włączana lub wyłączana, poddawana jest naprężeniom termicznym, które mogą wpływać na jej żywotność.

Jak to zrobić: Unikaj niepotrzebnego częstego włączania i wyłączania diod LED. Pozostaw je włączone, jeśli opuszczasz pomieszczenie tylko na krótką chwilę. Używaj czujników ruchu i timerów, aby zoptymalizować włączanie i wyłączanie diod LED oraz zmniejszyć liczbę cykli włączania. W obszarach, w których częste włączanie i wyłączanie jest nieuniknione, wybieraj diody LED, które są przystosowane do wielu cykli włączania.

4. Uwzględnij warunki otoczenia

Dlaczego jest to ważne: Ekstremalne temperatury, wysoka wilgotność powietrza i agresywne warunki otoczenia mogą wpływać na wydajność i żywotność diod LED.

Jak to zrealizować: Instaluj diody LED w środowiskach, które mieszczą się w zalecanym przez producenta zakresie temperatur. Unikaj stosowania diod LED w wilgotnym lub korozyjnym środowisku, chyba że są one specjalnie do tego przystosowane (np. diody LED z ochroną IP do zastosowań zewnętrznych ). Chroń diody LED przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych i innymi czynnikami. ekstremalnych warunkach pogodowych.

5. Wybierz wysokiej jakości diody LED i akcesoria

Dlaczego jest to ważne: wysokiej jakości diody LED i komponenty zazwyczaj zapewniają lepszą wydajność i dłuższą żywotność.

Jak to zrealizować: zainwestuj w diody LED renomowanych producentów, znanych z jakości i niezawodności. Zwróć uwagę na certyfikaty i znaki jakości, które potwierdzają jakość i żywotność diod LED. Używaj tylko kompatybilnych zasilaczy i sterowników, które są specjalnie zaprojektowane dla danego typu diod LED.

Wniosek – oto jak zrobić wszystko dobrze!

Żywotność źródeł światła LED można znacznie wydłużyć dzięki prostym środkom. Decydujące znaczenie mają dobre odprowadzanie ciepła, stabilne zasilanie, unikanie częstych cykli włączania, odpowiednie warunki otoczenia i wybór wysokiej jakości produktów. Przestrzegając tych wskazówek, zyskasz trwałe, wydajne i niezawodne oświetlenie LED, które w dłuższej perspektywie pozwala zaoszczędzić koszty i chroni środowisko.

Jeśli nadal nie jesteś zdecydowany, jak zrealizować oświetlenie, umów się na spotkanie z projektantami oświetlenia z skapetze®, aby skorzystać z indywidualnej porady i opracowania indywidualnej koncepcji oświetlenia.

Zapraszamy również do odwiedzenia naszego studia oświetleniowego w Simbach am Inn.

Jeśli masz już konkretny pomysł na to, jak powinny wyglądać oprawy oświetleniowe w Twoim domu, pomożemy Ci zrealizować ten pomysł – dzięki naszemu własnemu warsztatowi.