المجموعات

عمر الصمام: عمر الصمام الثنائي الباعث للضوء و MTBF

عمر الصمام: عمر الصمام الثنائي الباعث للضوء و MTBF

على عكس العديد من أجهزة أشباه الموصلات الأخرى ، تتمتع مصابيح LED بعمر تشغيل أو عمر محدود.

عمر LED أو عمر LED ليس بلا حدود ويتدهور الأداء بمرور الوقت مع انخفاض مستويات الضوء تدريجياً.

نظرًا لعمرها الطويل ، تُعتبر مصابيح LED مصادر إضاءة موثوقة ، سواء كمؤشرات أو للإضاءة ، ولكن يجب مراعاة عمرها بالإضافة إلى عوامل أخرى مثل الفشل و MTBF عند استخدامها في أي تصميم.

الصمام MTBF

بالنسبة لأي مكون أو نظام ، فإن MTBF هو متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل. MTBF هو الوقت المنقضي الذي يتم توقعه بين حالات الفشل المتأصلة لمكون أو نظام أثناء تشغيله.

MTBF هو رقم يستخدم في حسابات موثوقية عناصر المعدات. لكي تكون قادرًا على حساب MTBF للمعدات ، من الضروري معرفة MTBF للمكونات الفردية ، على سبيل المثال الصمام MTBF في هذه الحالة.

يتم ربط معدل الفشل لأحد المكونات و MTBF. يمكن حساب MTBF على أنه معكوس معدل الفشل إذا افترض أن هناك معدل فشل ثابت ، وهو أمر غير معقول كأول افتراض.

MTBF=ساعات العملية عدد حالات الفشل

غالبًا ما يتم اقتباس أرقام MTBF في أوراق بيانات الشركات المصنعة. ومع ذلك ، يمكن تقليل MTBF بشكل كبير من خلال مكونات التشغيل القريبة من حدودها المقدرة. البيئات المعادية مثل ارتفاع درجة الحرارة والاهتزاز تقلل أيضًا من MTBF.

ومع ذلك ، عند تشغيلها في حدودها ، تتمتع مصابيح LED بعمر طويل ، ولا تفشل كثيرًا.

عمر LED المتوقع

يقلل ضوء LED بمرور الوقت. هذا الشكل من عمر LED أو عمر LED مهم بشكل خاص للتطبيقات مثل الإضاءة حيث من المهم الحفاظ على الضوء فوق مستوى معين.

يستخدم مصطلح يسمى إهلاك التجويف لوصف هذا الجانب من أداء LED.

عمر LED أو عمر LED هو الوقت الذي ينخفض ​​فيه خرج الضوء إلى مستوى معين. يمكن تحديد متوسط ​​العمر المتوقع لمصابيح LED بالتنسيق L70 أو L50 ، من أجل العمر حتى ينخفض ​​خرج الضوء إلى 70٪ أو 50٪ من القيمة الأصلية على التوالي.

يتم تحديد عمر LED ، أي العمر التشغيلي لـ LED بشكل عام في المصطلحات التالية:

إل70% = الوقت حتى 70٪ من الإضاءة (صيانة التجويف)

إل50% = الوقت حتى 50٪ من الإضاءة (صيانة التجويف)

تم اختيار قيمة L70 لأن مجموعة صناعة LED للطاقة تسمى Alliance for Solid-State Illumination Systems and Technologies ، ASSIST ، أجرت اختبارات أظهرت أن الناس عمومًا لم يلاحظوا تناقصًا تدريجيًا في إخراج ضوء LED حتى انخفض بنسبة 30٪ من الأصل السطوع ، أي 70٪ من ناتج الضوء الأولي. ثم أدى هذا إلى ظهور رقم L70. ولكن بالنسبة للمناطق غير الحرجة ، يمكن أيضًا استخدام رقم L50.

كدليل تقريبي ، تقدم معظم مصابيح LED المخصصة لتطبيقات الإضاءة قيم L70 من 50،000 إلى 60،000 ساعة ، على الرغم من تحسين تصنيع مصابيح LED عالية السطوع المستخدمة للإضاءة ، فإن بعض الشركات المصنعة تقتبس الآن أرقامًا تبلغ 100000 ساعة.

العوامل التي تؤثر على عمر الصمام

هناك عدد من العوامل التي تؤثر على العمر الافتراضي المفيد لمصابيح LED. من خلال ضمان حماية LED من الظروف المعاكسة ، يمكن ضمان الحفاظ على أقصى عمر.

  • درجة الحرارة: تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية في ضمان الحصول على أقصى عمر من LED في الحفاظ على انخفاض درجة الحرارة. ستؤدي درجة الحرارة الزائدة إلى تقصير العمر بشكل كبير. لمنع ارتفاع درجة حرارة رقاقة LED ، هناك عدد من العناصر التي يمكن تضمينها في التصميم
    • مسار حراري جيد من شريحة LED للتركيب: من الضروري التأكد من إمكانية إزالة الحرارة بشكل فعال من أشباه الموصلات LED نفسها. هذه هي الخطوة الأولى في ضمان عدم ارتفاع درجة حرارة تقاطع LED إلى مستوى مرتفع وتؤثر سلبًا على عمر LED.
    • ترابط جيد بين LED والتركيب الخارجي: من الضروري التأكد من أن حزمة LED مرتبطة بشكل فعال بالعنصر الذي تم تركيبها عليه. يجب أن تكون المقاومة الحرارية منخفضة قدر الإمكان ، ويمكن استخدام شحم التركيب الحراري لضمان الاتصال الكامل.
    • خافض حرارة جيد: من أجل إزالة الحرارة بشكل فعال من التجميع العام ، يجب أن يكون للمبدد الحراري الذي تم تركيب LED عليه مقاومة حرارية منخفضة. يجب أيضًا وضعه بحيث تتدفق الحرارة بعيدًا عن غرفة التبريد. بالنسبة لإضاءة LED ، يعد هذا مهمًا بشكل خاص لأنه غالبًا ما يتم وضع المصابيح داخل تركيبات إضاءة صغيرة وهذا لن يساعد في التبريد ، وبالتالي سيتم تقليل عمر LED.
  • مستوى محرك LED: للحصول على أفضل عمر لمصباح LED ، يجب أن يكون LED مدفوعًا جيدًا ضمن تصنيفاته. ستؤدي زيادة كفاءة مؤشر LED إلى تقليل عمره بشكل كبير ، على الرغم من أنه سيزيد من إخراج الضوء.
  • مزود الطاقة: يجب أن يتطابق مصدر الطاقة مع الصمام الثنائي الباعث للضوء من أجل متوسط ​​العمر المتوقع لمصابيح LED. لا ينبغي تنظيم الجهد فقط ، ولكن يجب أيضًا التحكم في التيار عن كثب لضمان عدم تشغيل LED خارج تصنيفاته ، أو حتى قريب جدًا من درجاته القصوى.
  • بيئة: الظروف العامة مثل الاهتزاز ودرجات الحرارة القصوى - حتى عندما لا تعمل - تضع ضغوطًا ميكانيكية على الصمام الثنائي مما يقلل من عمر LED. من الناحية المثالية ، يجب تشغيل LED في بيئة جافة مستقرة. عندما لا يكون ذلك ممكنًا ، يجب توقع عمر أقصر لمصباح LED.

على الرغم من أنه قد يبدو واضحًا للوهلة الأولى أن عمر LED يجب أن يكون أطول فترة ممكنة ، فقد لا يكون هذا دائمًا هو المطلب الرئيسي. من الممكن في بعض الحالات أن يكون ناتج الضوء أكثر أهمية من عمر LED ، وفي هذه الحالة قد يكون مسموحًا بزيادة سرعة مؤشر LED للحصول على الضوء الإضافي. بالإضافة إلى ذلك ، قد تحد قيود الميزانية من إدراج إدارة حرارية أكثر فعالية ، وفي هذه الحالة يمكن اتخاذ قرار لتحقيق التوازن بين متوسط ​​العمر المتوقع لمصابيح LED مقابل التكلفة.


شاهد الفيديو: فيزياء السنة الاولى متوسط الصمام والصمام الضوئي (كانون الثاني 2022).