В этой статье мы не станем перечислять преимущества светодиодных приборов — они и без того хорошо известны. Вместо этого поговорим об одном из их недостатков — плохо предсказуемом сроке службы. Многие из нас сталкивались с тем, что несмотря на заявленные производителем 25 или 50 тысяч часов, светодиодные лампы выходят из строя намного раньше. Почему так происходит и почему существующие методики оценки их срока жизни этого не предсказывают?
Сегодня срок службы светодиодов определяют с помощью экстраполяции. Это значит, что никто не проверяет светодиодные лампы в течение всего предполагаемого срока жизни, для таких продолжительных экспериментов просто нет времени. Вместо этого светильники испытывают в течение 6000 или 10000 часов при трёх разных рабочих температурах и через каждые 1000 часов измеряют процент затухания света. Затем полученную кривую ухудшения светового потока продлевают до той точки, в которой светодиодный источник будет выдавать лишь 70% от первоначальной светоотдачи. Эта временная точка и объявляется номинальным сроком жизни.
Недостаток такой методики заключается в том, что она учитывает только один фактор, влияющий на жизнеспособность светодиода, а именно — его рабочую температуру. Всем известно, что светодиоды не перегорают, как другие источники света, а деградируют, постепенно теряя свою яркость и отклоняясь от первоначального цветового оттенка. На рисунке 2 видно, что в определённый момент времени кривые светоотдачи всех традиционных ламп резко идут вниз — с ними случается так называемый «катастрофический отказ». А в случае светодиодов происходит отказ «параметрический», и главным параметром, влияющим на продолжительность их жизни является температура p-n-перехода, которая, в свою очередь, зависит от температуры окружающей среды.
Однако в реальных условиях мы имеем дело не со светодиодами, как таковыми, а со светодиодными лампами, состоящими из множества компонентов, включая оптику, драйвер, радиатор, печатную плату и т. д. Лампа представляет собой целую светодиодную систему, срок службы которой определяется как температурой, так и режимом эксплуатации. Например, циклические включения/выключения лампы не только вызывают перегрев p-n-перехода (что приводит к параметрической деградации эмиттера), но и серьёзно нагружают паяные соединения (а это вполне может закончиться катастрофическим отказом).
Понятно, что методика, учитывающая оба типа отказов, могла бы лучше предсказать срок жизни светодиодной лампы. Именно такой вывод сделали специалисты LRC (Lighting Research Center), вплотную занявшиеся этим вопросом. Европейский союз уже одобрил этот подход к оценке срока жизни светодиодных ламп, правда, пока он применяется в урезанном виде. Производитель фиксирует зависимость срока жизни от рабочей температуры и количество ламп, вышедших из строя при определённом количестве циклов переключений, а затем выводит какой-то средний показатель и указывает его на упаковке.
Учёные продолжают искать новые решения этой проблемы. Одним из направлений исследовательских работ может стать влияние на срок жизни светодиодов атмосферной влажности. Предполагается, что результаты этих экспериментов будут особенно важны для наружного освещения парков, автомобильных дорог, аэропортов, то есть тех приложений, где речь идёт о безопасности людей.
Подробнее ознакомиться с отчётом LRC можно по ссылке — правда, как её теперь открывать, я вам подсказать не могу.
Сайт компании «Система»: https://sistema-stage.ru/