¿Por qué mi LED no se ha apagado ahora?

Tengo un DVR ReplayTV de 15 años. Lo usé, no estoy seguro de cuándo, pero probablemente hace aproximadamente una década. Está encendido casi todo el tiempo y tiene un LED de alimentación azul en el frente.

Las preguntas frecuentes de LED dicen que muchos LED tienen una vida útil nominal de 50,000 horas, lo que implica que solo debería durar aproximadamente 5.5 años cuando se usa 24x7. Green Efficient Homes dice que "un LED individual bien puede durar 100,000 horas", por lo que eso aumenta hasta 11 años.

Estos sitios parecen ser sobre bombillas LED, no los LED individuales que se utilizan como indicadores en dispositivos electrónicos.

¿Por qué este pequeño individuo ha podido seguir brillando continuamente durante tanto tiempo?

Diseñados, construidos y utilizados adecuadamente, los LED de hoy en día tienen una vida increíblemente larga y los mecanismos de desgaste no son catastróficos por naturaleza, por lo que en lugar de utilizar estadísticas MTTF de lámparas incandescentes, a menudo se usa un porcentaje de luminosidad (70%) para definir la vida útil. Esto significa que el LED se quema, significa que la luz apagada es solo el 70% de lo que era cuando era nuevo. Debido a que el cambio es lento, normalmente no lo notas.

Para aplicaciones de luz blanca, esto tiene sentido porque después de un período de tiempo la luz funciona pero puede ser demasiado tenue para ser útil en la aplicación, como una linterna o una lámpara de lectura.

Las lámparas incandescentes FWIW son propensas a algo similar, ya que el filamento se evaporaría lentamente dejando una capa oscura en la carcasa de vidrio, atenuando la luz. Son capaces de compensar un poco porque el filamento brilla un poco más debido a la mayor resistencia (hasta que se rompe).

La mejor estimación que tengo para un indicador LED La vida útil es de más de 5,000,000 horas.

No creo que nadie se sorprenda si un microcontrolador duró 10-15 años. Es más probable que uno ESPERE que uno dure tanto. Piense en cuántas uniones pn podrían fallar en un microcontrolador. Un LED tiene solo una unión pn. Un LED indicador durará más de lo que cualquiera puede vivir para descubrirlo.

Los LED indicadores probablemente nunca fallarían en su vida. El tiempo promedio de vida humana es ahora de unos 78 años o 683,280 horas. Los LED indicadores pueden durar más que eso.

La fuente de alimentación (el enlace más débil en la mayoría de los productos) que alimenta el LED en el DVR ha durado 15 años (23,400 horas).

La fiabilidad se basa no solo en el LED, sino también en el sistema en el que se utiliza el LED.

Los LED rara vez mueren. Las bombillas LED se mueren porque el controlador falló.
La calificación de la vida útil de un LED se basa en el mantenimiento de la luz.

Una especificación común para los LED de iluminación de alta potencia es para el mantenimiento del 70% de la luz (es decir, salida al 70% de su intensidad máxima) después de 50,000 horas de operación.

El estándar de la industria más notable es el IES LM-80 (LM-80), que según el Departamento de Energía de los EE. UU. Es un "método aprobado para medir la depreciación del lumen de fuentes de luz de estado sólido (LED), conjuntos y módulos" ( EE. UU.).

Este informe técnico de Lumiled cubre el tema en detalle:
Evaluación del comportamiento de por vida de los sistemas LED

Tomé el gráfico estimado de 149,000 horas de Lumileds (Fig. 5) y lo extrapolé a 1,000,000 horas. Teniendo en cuenta que este es un LED de alta potencia probado a alta temperatura. Los LED indicadores duran mucho más.

La regla general es que la vida de un semiconductor se reduce en un 50% por cada aumento de temperatura de 10 ° C. En la prueba LM-80 se utiliza una temperatura de unión de más de 130 ° C (se especifica una temperatura ambiente de 120 ° C). Y el indicador LED funciona a temperatura ambiente. Entonces, por más de 5 veces más para un indicador. Aquí es donde obtengo mi mejor estimación que tengo es de 5,000,000 horas.

Eso es para encender LEDs. Los LED indicadores siempre han sido conocidos por su alta confiabilidad. AT&T fue uno de los primeros en ver esto.

AT&T ha descubierto que sus LED indicadores de teléfono durarían hasta 50 años. Eso es 438,000 horas. 50,000 horas se aplican a alta potencia (alta temperatura) que caen al 70%. Duran mucho más de 50,000 antes del fracaso. Lumileds ha probado L70 a 148,000 horas con una prueba de 50,000. Si fueran al punto donde ya no se podía ver, probablemente serían entre 500,000 y 1,000,000 horas. Ver figura 5 en su libro blanco. Y esa fue una alta temperatura de alta potencia Luxeon Rebel probado a 85 ° C, 0.35A (Tjunction ≅98 ° C).

1960 un LED GaP de 110V anticuado duraría más de 438,000 horas. (50 años)

A fines de la década de 1960, AT&T Bell Laboratories se dio cuenta de inmediato de que había muchas aplicaciones posibles para los LED. Lámparas indicadoras. se estaban volviendo útiles en el negocio telefónico. Todas esas luces utilizadas en ese momento en los EE. UU. Funcionaban con 110 V. Un ejemplo es el teléfono "Princess", que estaba destinado a ser utilizado en las habitaciones: el dial se iluminaba cuando el teléfono se levantaba de su base. El "Princess" era un teléfono prestigioso y la última moda en la década de 1960, pero tuvo que instalarse cerca de una toma de corriente de 110 V. Se necesitaba una llamada de servicio a la compañía telefónica local si la bombilla se quemaba. Si los LED reemplazaran las bombillas de 110 V, la línea telefónica podría alimentar los LED y ya no sería necesaria una salida de 110 V. Además, los LED GaP tenían una vida útil esperada superior a 50 años cuando se usaban en teléfonos,

El material LED marca la diferencia.
Del libro Diodos emisores de luz de E. Fred Schubert

Se sabe que la confiabilidad de los dispositivos AlGaAs es menor que la de los dispositivos AlGaInP que no contienen AlGaAs. Las capas de AlGaAs de alto contenido de Al están sujetas a oxidación y corrosión, lo que reduce la vida útil del dispositivo.

Si un GaP de 110 V duró 50 años, un LED de 2 V debería durar mucho más. Como las características IV del LED han mejorado, la vida útil también ha mejorado.

Los valores bajos de [V _f ] están constantemente correlacionados con la alta confiabilidad del dispositivo

Estos sitios parecen ser sobre bombillas LED, no los LED individuales que se utilizan como indicadores en dispositivos electrónicos.

Esto es la esencia del problema.

El primer componente que falla en una bombilla LED es generalmente la fuente de alimentación, no los LED en sí. La falla de la fuente de alimentación puede inducir una falla en el LED, ya sea al suministrar demasiada energía o al generar un calor excesivo, pero los LED en sí mismos rara vez tienen la culpa. Dado que los LED indicadores no contienen su propia fuente de alimentación, estos problemas no los afectan. (¡Una falla de la fuente de alimentación en un dispositivo que contiene LED generalmente se atribuye al fallo del dispositivo en sí, no a sus LED!)

Además, las bombillas LED son una aplicación mucho más exigente que los LED indicadores. Los LED en una bombilla a menudo se ejecutan cerca de su potencia de diseño máxima, a altas temperaturas. Esto hace que envejezcan más rápidamente que un LED indicador, que generalmente solo funciona con la potencia requerida para que se ilumine visiblemente.

Los LED indicadores suelen tener una vida útil útil medida en décadas. El brillo del LED puede disminuir ligeramente a medida que envejece, pero es raro que uno se "queme".

Es muy probable que el LED indicador no funcione a potencia nominal.

La vida útil de un LED generalmente se especifica a potencia nominal. Como los LED azules son luces indicadoras bastante molestas, a menudo se atenúan a un brillo menos molesto (por ejemplo, la corriente nominal especificada es de 20 mA, la corriente de funcionamiento real en un dispositivo específico es de solo 3 mA). Esto aumenta significativamente la vida útil del LED.

Eso se suma a las otras respuestas. El LED estará más tenue ahora que cuando era nuevo, pero sigue siendo útil como luz indicadora.

La calificación es solo un MTBF (tiempo medio entre fallas)

LED MTBF

Para cualquier componente o sistema, el MTBF es el tiempo medio entre fallas. El MTBF es el tiempo transcurrido que se predice entre fallas inherentes de un componente o sistema durante la operación.

El MTBF es una cifra utilizada en los cálculos para la confiabilidad de los elementos del equipo. Para poder calcular el MTBF del equipo, es necesario conocer el MTBF de los componentes individuales, por ejemplo, el LED MTBF en este caso.

La tasa de falla de un componente y el MTBF están vinculados. El MTBF se puede calcular como el inverso de la tasa de falla si se supone que hay una tasa de falla constante, lo cual no es irrazonable como una suposición de primer orden.

MTBF = Horas de operación / Número de fallas

Las cifras de MTBF a menudo se citan en las hojas de datos de los fabricantes. Sin embargo, el MTBF puede reducirse considerablemente al operar componentes cercanos a sus límites nominales. Los ambientes hostiles como la alta temperatura y la vibración también reducen el MTBF.

Sin embargo, cuando se ejecutan dentro de sus límites, las lámparas LED tienen una larga vida útil y no fallan con mucha frecuencia.

Fuente: https://www.radio-electronics.com/info/data/semicond/leds-light-emitting-diodes/lifespan-lifetime-expectancy-mtbf.php

Sin una muestra de población y pruebas de ese LED específico, será imposible saber cuál es la vida útil de ese LED. el fabricante solo puede garantizar a través de lo que saben sobre ese LED (probablemente ejecutándolo durante meses de pruebas, midiendo la degradación) y luego extrapolando eso a lo largo de la vida útil. Luego garantizan una cifra MTBF y si obtiene un lote de sus LED en promedio, durarán más de x cantidad de horas. Pero podrían durar más, la cifra de MTBF es solo un límite inferior.

Las estimaciones de la esperanza de vida de los componentes electrónicos es un negocio complicado. Como uno puede imaginar, el fabricante no puede esperar 50,000 horas (o algo así como 2,290,000,000 horas para un receptor RS232, vea la página 7 de este ensayo ) para recopilar estadísticas de fallas de dispositivos, el mercado no lo permite. Todas las estimaciones se realizan utilizando "modelos acelerados" .

La idea es establecer un lote de dispositivos en condiciones extremas (voltaje, corriente, temperatura, factores ambientales) hasta que algunos dispositivos fallen en un tiempo de prueba razonable (días u horas), suponiendo que no haya cambios en los mecanismos de falla. Luego, usando algunos modelos teóricos de mecanismos de falla y otras asunciones, la tasa de falla se extrapola a las condiciones normales de operación. Por lo general, los modelos teóricos son de tipo exponencial, por lo que pequeños errores durante las pruebas aceleradas pueden dar lugar a grandes diferencias en las estimaciones de colas de estas funciones exponenciales. Por lo tanto, los modelos suelen ser conservadores, para evitar responsabilidades por fallas prematuras catastróficas.

Por ejemplo, si el modelo acelerado para un LED incluye la humedad del aire y el factor de oxidación / oxidación, pero su LED siempre estuvo en condiciones de ambiente y de aire seco, puede durar mucho más tiempo que el MTBF especificado por el fabricante.

Esos tiempos están clasificados como vidas y pueden ser muy conservadores. Por lo tanto, podría ser que la mayoría o (en caso de que tenga suerte) algunos de ellos puedan manejar un factor veces más, por lo que 15 años no parece irrazonable.

Si la vida útil nominal se garantiza, o incluso se confía en ella, entonces el fabricante puede ser conservador y / o limitarse a lo que sabe que es cierto, en lugar de lo que espera que sea cierto. ¡Puede que tenga que defenderse en una demanda!

Los LED azules no estuvieron ampliamente disponibles como LED indicadores baratos hasta fines de la década de 1990. En 2010, un fabricante podría no haber tenido más de una década de experiencia en los dispositivos, y por lo tanto sería arriesgado establecer una esperanza de vida de más de diez años porque la teoría y la experimentación de laboratorio de "envejecimiento acelerado" no pueden sustituir a dos décadas de uso real en el campo.

Hay razones para esperar que las unidades de disco puedan durar diez años en servicio, las bombillas LED más de veinte, los paneles solares más de treinta. Pero la experiencia puede triunfar sobre la esperanza, y actualmente hay "incógnitas conocidas" sobre las características de envejecimiento a largo plazo de tales productos que solo el paso del tiempo puede dar a conocer.

Primero, como los otros han dicho que la vida útil del LED es un MTBF, segundo, algunos fabricantes encienden luces estroboscópicas a muy alta velocidad, por lo que la luz está apagada una buena cantidad de tiempo, sus ojos simplemente no pueden registrarla. Esto a menudo se hace para disminuir el consumo de batería, pero supongo que también podría usarse para aumentar la vida útil.

Funcionan con un montón de LED durante 50,000 horas y ninguno de ellos se quema. Entonces dicen en el paquete "Garantizado por al menos 50,000 horas". Garantizar un LED durante 20 años requeriría que lo ejecuten durante 20 años para probarlo.

Además, existe la probabilidad de que un evento externo, como una descarga estática, provoque una falla del LED. Esta probabilidad bastante pequeña influye en la calificación de 50,000 horas vs 100,000 horas.