Životnost LED diod a LED sestav

Volba životnosti LED světelné sestavy vzhledem k účelu jejího použití

LED diody jsou ve své podstatě a při správném použití velmi robustní elektronické komponenty s velmi variabilními možnostmi použití. Životnost Vaší LED sestavy záleží na tom, na jaké provozní parametry jste ji navrhli. Typicky jsou LED žárovky pro domácnost navrhovány pro cca 10.000 hodin nepřetržitého svitu, LED aplikace a svítidla pro všeobecné, administrativní, obchodní a veřejné svícení na cca 50.000 hodin nepřetržitého svitu, průmyslová svítidla na cca 70.000-100.000 hodin nepřetržitého svitu, svítidla veřejné osvětlení na cca 70.000 hodin nepřetržitého svitu. S požadavky na délku životnosti samozřejmě roste i cena a technická náročnost řešení. Zdají se Vám doby života příliš rozdílné?  Všechny výše uvedené aplikace jsou z uživatelského hlediska v pořádku :

  • LED žárovka v domácnosti při průměrném svitu 3 hodiny denně : životnost cca 9,1let
  • Obvyklé LED sestavy pro všeobecné svícení cca 14 hodin denně : životnost cca 9,8let
  • Průmyslová svítidla pro nepřetržitý provoz : životnost cca 8÷11,4let
  • Svítidla pro veřejné osvětlení cca 12 hodin denně : životnost cca 16let

Je tedy něco jiného navrhovat LED osvětlovací sestavu pod kuchyňskou linku, kde bude svítit cca 1 hodinu denně a tu stejnou sestavu do obchodních či průmyslových prostor, kde bude svítit téměř neustále. Rovněž technické nároky na LED žárovku do domácnosti, která má nízkou cenu a je možno ji snadno vyměnit, versus trvale svítící průmyslové svítidlo v nepřetržitém provozu, jehož porucha může znamenat nutnost zastavení výrobní linky, jsou nesrovnatelné. Pro svítidla pro venkovní osvětlení je limitující životnost jiných komponentů než LED diod a v důsledku klimatických vlivů je v praxi jejich životnost nižší.

Ale přesto všechny tyto aplikace můžete realizovat se stejným typem, samozřejmě renomované, LED diody.

Predikování životnosti LED diod

Odhady doby životnosti LED diod uvádějí jejich výrobci v příslušné dokumentaci. Pro životnost LED je zásadní teplota LED (většinou se pracuje s hodnotou Tj nebo Tc) a protékající proud. Životnost roste se snižující se teplotou LED … tedy i větším a dražším chladičem a s menším protékajícím proudem … tedy větším množstvím LED a tedy vyšší cenou zdroje světla svítidla. U menšího protékajícího proudu je vyšší cena svítidla alespoň kompenzována vyšší účinností LED.

Metody testování LED a zpracování dat pro odhad životnosti jsou mezinárodně jednotné, takže údaje různých výrobců jsou plně srovnatelné.
IES LM-80 : mezinárodní metodika testování LED pro účely predikce jejich životnosti – “Measuring Lumen Maintenance of LED Light Sources” (“LM-80”)
IES TM-21 : mezinárodní numerická metoda zpracování dat měření LM-80 pro predikci životnosti LED – “Projecting Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources” (“TM-21”)
L70 : doba života LED pro pokles světelného toku na 70% počáteční hodnoty, zpracováním naměřených dat je možno predikovat i dobu života pro pokles jiný

Měření se provádí pro různé proudy a různé teploty LED.

led_doba_zivota

Samozřejmě získání dat o životnosti LED je dlouhodobá záležitost a s délkou testu se prvotní odhady zpřesňují. Protože vývoj LED je velmi rychlý, je tato skutečnost z hlediska strategického plánování problematická, ale nové LED dosahují vždy lepších parametrů včetně životnostních než starší typy.

Praktický návrh LED svítidla

Přestože je teorie životnosti LED poměrně košatá, pro návrh svítidel se dá použít snadno.

  • Vstupní podmínkou je proud LED diodu nutný pro požadovaný světelný tok (samozřejmě pro daný svítivostní BIN LED – mj. barevnou teplotu a CRI). Pro dosažení požadované životnosti musíte zvolit takový chladič, aby za reálných podmínek provozu, zejména teploty okolí, nebyla provozní teplota LED (Tj, resp. Tsp, resp. Tc) vyšší, než hodnota udaná výrobcem LED pro daný proud a životnost.
  • Vstupním omezením je konstrukční provedení svítidla, resp. chladící schopnosti chladiče. Potom za reálných podmínek provozu, zejména teploty okolí, hledáte maximální hodnotu proudu LED diodou, aby nebyla překročena teplota LED (Tj, resp. Tsp, resp. Tc) udaná pro danou životnost výrobcem LED. Tomuto maximálnímu proudu pak bude odpovídat maximální možný světelný tok Vaší konfigurace svítidla.

Chlazení LED pásků v LED osvětlovacích profilech

V případě vlepení LED pásku do LED profilu je prostor okolo pásku uzavřen profilem, difuzorem a koncovkami a teplota je v tomto prostoru cca vyrovnaná. Pro LED pásek, resp. LED na pásku pak zjednodušeně platí Tc=Tsp=Ta (myšlena Ta okolí LED, nikoli okolí profilu).

Pokud využijete naše LED know-how, kdy máme chladící schopnosti našich LED řešení ověřenu v praxi, celá problematika se pro Vás redukuje na správnou volbu LED osvětlovacího profilu pro Vámi vybraný LED pásek a dodržení našich aplikačních doporučení. Námi dodávané liniové LED osvětlovací sestavy jsou navrženy na dlouhodobou životnost L70 = 50.000 hodin nepřetržitého svitu a teplota chladícího hliníkového profilu za provozu nemá přesáhnout 50°C.

Mimo jiné je povrch s teplotou nad 50°C vnímán člověkem jako horký a dotyk může vést podle okolností i k popálení.

Chladící schopnost našich hliníkových LED profilů pro obvyklý způsob použití (typicky běžný interiér, teplota okolí 25°C) je uvedena v související dokumentaci k profilům.
POZOR : Pro jiný způsob použití (uzavřené prostory, nevětrané podhledy s teplotními kapsami aj.), případně pro jinou teplotu okolí Ta, nebo v případě ohřevu profilu od jiných tepelných zdrojů (topidla, sluneční svit, napájecí zdroj aj.) tyto údaje neplatí a je třeba při návrhu LED osvětlovací sestavy důsledně vycházet z teploty Tc=Tsp použitého pásku, resp. LED diod.

Životnost a požadavky na teplotní management jiných světelných řešení je popsán v k nim příslušné související dokumentaci.