Как медленно светодиоды ухудшаются при нормальном использовании?

19

Насколько я понимаю, срок службы светодиода обычно составляет около 25 лет, а выходная мощность уменьшается экспоненциально в зависимости от времени и тока.

Что вызывает деградацию? Я предполагаю, что ток медленно перемещает атомы в решетке, но что именно происходит?

led lifetime Дов
источник
Спекуляция - диффузия в полупроводнике, разрушение люминофора ... Дешевая пластиковая линза теряет прозрачность.
Григорий Корнблюм
2
Так ответьте на заголовок: «медленно»
Jasen
1
У digikey.com/en/articles/techzone/2012/feb/… есть хорошая информация.
pjc50
Вы имеете в виду только базовый светодиод или комбинацию светодиод + люминофор в (большинстве) белых светодиодах? В последнем случае преобладает режим дополнительного отказа, предполагающий ощутимые токи возбуждения.
Крис Х
Пластиковые линзы можно восстановить, протерев их зубной пастой влажной тряпкой, как в случае пластиковых автомобильных фар, если в этом проблема.
Тим Сприггс

Ответы:

22

Вероятно, эта статья содержит все, что вам нужно, чтобы понять, почему светодиоды высокой эффективности постепенно выходят из строя:

Понимание причины замирания в светодиодах высокой яркости (Стивен Кипинг; предоставлено Electronic Products; 2012-02-21).

Индикаторные светодиоды, с другой стороны, гораздо менее подвержены сбоям из-за более низкого напряжения (меньше рассеиваемой мощности), но механизм должен быть таким же.

Вот некоторые выдержки из этой статьи:

Основная причина отказа

Светодиод - это электрическое устройство, и поэтому есть много способов, которыми он может пойти не так. [...] На практике, однако, светодиоды являются удивительно надежными, и «отказ», скорее всего, является результатом падения светового потока ниже приемлемого порога (обычно 70 процентов от первоначального выхода [...]. Основная причина что замирание (или «сбой в просвете») инициируется (по большей части) мелкими резьбовыми дислокациями, вводимыми в чип при изготовлении пластины.

Пронизывающие дислокации действуют как места зарождения для более крупных дислокаций кристалла. Они образуются естественным образом из-за нагрева во время работы, теплового расширения и усадки при включении и выключении светодиода, а также механических нагрузок, таких как вибрация. По мере того, как все больше и больше дислокаций происходит со временем, число мест для безызлучательной рекомбинации увеличивается, а квантовая эффективность падает. (Некоторые другие факторы, такие как диффузия металла в полупроводник из соединительных проводов, также способствуют разрушению просвета, но дислокации являются основным механизмом.)

[...]

Что еще хуже, нерадиационные рекомбинации, которые вызывают колебания кристаллической решетки, увеличивают общую температуру. Другими словами, по мере старения чипа он будет нагреваться и нагреваться при заданном прямом напряжении из-за увеличения числа фононов, ускорения образования дислокаций и возможного разрушения устройства.

Нижняя линия:

  • Изготовление PN-перехода не может быть совершенным, и это приводит к несовершенству кристаллической решетки.

  • Эти недостатки имеют различную ширину запрещенной зоны, так что рекомбинации электронных дырок в этих местах не способствуют излучению света (то есть фотонов), а вызывают излучение фононов (колебательных квантов).

  • Несовершенства имеют тенденцию выступать в качестве центров, где решетка растет "нерегулярно" все больше (это называется зарождением ) из-за вибраций, тепловых ударов и т. Д ...

  • Фононы имеют тенденцию усиливать этот эффект зародышеобразования, поэтому явление имеет «положительную обратную связь» и имеет тенденцию к ухудшению со временем.

  • Следование спецификациям производителя помогает держать эту проблему под контролем.

Лоренцо Донати поддерживает Монику
источник