Como os LEDs falham?

9

Estou tentando desenvolver um produto de confiabilidade muito alta, com um MTBF superior a 100.000 horas, espero que no intervalo de 250.000 horas. Sim, eu sei - confiabilidade estupidamente alta, pelo menos 10 anos.

A maioria dos LEDs que eu vi tem uma classificação de confiabilidade de apenas 20.000 horas. O que acontece depois disso? Eles reduzem muito a produção? Eles são utilizáveis ​​como indicadores de energia além deste ponto?

Thomas O
fonte
11
Certifique-se de que seu sistema possa suportar todos os tipos de possíveis falhas e transitórios de entrada; caso contrário, se preocupe com o MTBF para discretos e passivos.
Nick T
A versão mais cara possui proteção contra transientes de entrada de -40V a + 60V, a outra versão é classificada para ir de -40V a + 24V.
Thomas O
Curto-circuitar saídas, curto-circuitos na bateria / terra, picos indutivos nas linhas de energia, também acoplados às linhas de sinal, ESD em cada pino e muito mais são tudo o que nossos módulos acabados devem executar sem afetar de acordo com os padrões SAE e os requisitos do cliente.
Nick T
Curto-circuito das saídas: verificação - resistores de 1 kohm em série.
Thomas O
Shorting outputs to battery / ground: check - resistores com os diodos de fixação nos MCU's.
Thomas O

Respostas:

9

Devo dizer que sempre fui muito cético em relação à importância das figuras no MTBF. Os LEDs reduzirão gradualmente o brilho ao longo do tempo, mas a vida útil declarada será muitas vezes antes que deixem de ser utilizáveis ​​como um indicador de energia. Correndo bem abaixo da corrente especificada aumentará a vida útil muitas vezes. E a falha de um LED de inicialização seria contada como uma falha do produto?

mikeselectricstuff
fonte
11
Fazemos o mesmo - acionamos os LEDs com menos da metade da corrente especificada. Isso aumenta significativamente a vida útil dos LEDs por muitos anos, antes que o LED comece a reduzir o brilho perceptível e muitos outros anos antes que o LED apague completamente.
IntelliChick
11
Seria sensato aumentar a corrente do LED assim que o brilho começar a diminuir? Ou isso reduziria a vida do LED mais rapidamente? A modulação da largura de pulso versus a DC fará a diferença na vida útil?
rwong
@ user1450 Se tiver uma fonte de corrente fixa a acionar o LED, o brilho deve permanecer razoavelmente uniforme até a falha total (não considerando fatores como degradação do fósforo nos LEDs brancos). A maioria dos LEDs neste mundo provavelmente é acionada de uma fonte de tensão através de um resistor, que é a maneira mais barata possível e suficiente para quase todas as aplicações. Adicionar circuitos adicionais para explicar o envelhecimento do LED não faria sentido na grande maioria desses casos.
Nick T
5

Eu acho que você está totalmente condenado a tentar chegar ao MTBF de 250000 horas em qualquer produto útil e complexo, mas você não disse o que é, portanto pode ser muito simples.

Os LEDs tendem a envelhecer mais rapidamente se forem mais quentes / acionados em correntes mais altas, e o mecanismo de falha é diferente para leds brancos (que são fluorescentes) e LEDs de cor natural. Mas geralmente eles ficam mais escuros à medida que envelhecem.

Eu esperaria que você tivesse uma vida muito longa se dirigisse significativamente menos os LEDs (de cor tradicional moderna (vermelho, etc)) são incrivelmente brilhantes e tendem a precisar de muito pouca corrente para atuar como um indicador útil, e se você não era muito exigente quanto à saída específica que você poderia executar com mais rapidez e facilidade na condição de falha.

Mas se eu estava tentando criar um produto fantasticamente confiável, uma maneira de fazer isso é dispensar absolutamente todos os componentes possíveis. Espero que o LED de inicialização falhe nesse aspecto.

Atualização: Bem, claramente eu sei ainda menos sobre confiabilidade do que pensei - parece que muitas unidades de disco reivindicam MTBFs bem mais de 250k horas - portanto, boa sorte com seu produto!


fonte
Bem, eu gostaria da mais alta confiabilidade possível, porque odeio produtos não confiáveis, já tive muitos e não acho que será muito difícil alcançar uma confiabilidade tão alta.
Thomas O
É um projeto de estado totalmente sólido e todos os componentes são classificados de 1,5x a 2x, quando necessário.
Thomas O
11
Possui algum software? Você é totalmente mangueira então.
Nick T
Sim, mas os micros têm retenção de flash de 40 anos.
Thomas O
@ Thomas - Flash é hardware. Estou falando de como você provaria que o software nunca falhará.
Nick T
3

O MTBF é baseado no tempo de execução real. Portanto, com uma meta de 250.000 horas, você espera que seu produto possa funcionar 24/7/365 por quase 30 anos.

Um MTBF de 20.000 oferece pouco mais de 2,25 anos de tempo de execução constante na potência máxima recomendada. Desta vez é muito bom para a maioria dos produtos comerciais no momento. Se o seu LED estiver aceso por 8 horas por dia, você terá uma vida útil de quase 7 anos. Agora, se você diminuir a potência de sua colocação no LED, poderá prolongar ainda mais essa vida.

Agora, com tudo isso dito, se for apenas um indicador de energia, você não o trocará com frequência, para diminuir o desgaste do dispositivo.

Sei que não respondi diretamente à sua pergunta, mas espero que você esteja começando a perceber que o MTBF não é algo com que você deva se preocupar. Sei que você quer que seu dispositivo dure um pouco, o que é uma coisa boa, mas você provavelmente descobrirá que, se sempre usar os itens de vida mais altos, eles geralmente serão mais caros, o que fará com que o produto seja inflado no preço, resultando em muito poucos querendo comprá-lo. Qual a vantagem de um dispositivo que dura 30 anos se ninguém o compra?

Kellenjb
fonte
1

O MTBF é garantia de que as diretrizes razoáveis ​​de redução são atendidas. Nada mais. Um MTBF de 250k horas não significa que nenhum equipamento durará 30 anos. É possível obter esse tipo de MTBF em equipamentos que usam capacitores eletrolíticos, que quase certamente secarão em muito menos tempo que isso.

Conduza o LED com a quantidade mínima de corrente que fornece uma quantidade útil de 'sinal' (ou seja, é visível sob quaisquer condições que você julgue importantes.) O fabricante do LED deve ter informações de dados sobre a corrente de operação / aumento da temperatura / temperatura ambiente, para que você possa julgue o quão duro você está dirigindo e tome sua própria decisão sobre confiabilidade.

Adam Lawrence
fonte