Скільки прослужать яскраві світлодіоди і чому вони виходять з ладу?

На сьогоднішній день на нашому ринку з'являються нові типи світлодіодів, які перевершують один одного своєю яскравістю і тривалістю служби. Деякі нібито здатні прослужити до 100 тисяч годин, що часто просто неможливо перевірити. При цьому більшість навіть самих якісних світлодіодів рано чи пізно почнуть втрачати яскравість. І це в більшості випадків пов'язано з тим, що світлодіоди експлуатуються в різних умовах, є багато факторів, що впливають на їх роботу, тому якість продукції далеко не завжди грає роль.

Насправді вчені не здатні визначити точний час експлуатації світлодіодів. Є пропозиція вважати терміном служби хоча б той час, поки світлодіоди не втратять в яскравості 50 відсотків. Деякі використовують досвідчені дані користувачів, але вони завжди суб'єктивні. Іноді діоди деградують поступово, втрачаючи вихідну потужність, а іноді перегорають миттєво через руйнування p-n переходу, дислокації в проміжку між торцем і діелектричним покриттям.

Дислокації в світлодіодах може бути викликана дефектами кристалічної структури світлодіода. У підсумку світлодіод деградує, спостерігається преципітація вузлових атомів. Все це пов'язано з чутливою системою AlGaAs/GaAs. У світлодіоді виникає КОД - катастрофічний оптичний дефект, який викликаний неправильним заломленням світла всередині діодів і, як наслідок, перегрівом кристала і подальшим відмова світлодіодів. Це отримало назву деградації робочої кромки.

Ще однією причиною відмов є виникнення кавернов в припої при монтажі світлодіодів на радіатор або тепловідвідні підкладку. У перші 10 тисяч годин роботи при таких дефектах відбувається теплова деградація. Також під впливом потужних струмів може відбуватися электромиграция, коли іони всередині припою «мігрують» до різних полюсів. Це часто призводить до виникнення вискеров і горбків, які в підсумку можуть викликати навіть коротке замикання.

Найпоширеніше явище, яке призводить до непридатність світлодіоди - різкий стрибок або перепад напруги. Більшість світлодіодів розміщуються на сапфіровій підкладці, яка при перепаді напруга зберігає залишковий заряд через відсутність провідності. Пробій, утворений внаслідок електростатичного розряду, рано чи пізно призведе до деградації і відмови світлодіода.

Також існує поняття «термічної втоми», викликаної використанням м'якого припою при складанні плати. Також можливі перегріви сітки підкладки, припою, який може вилитися навіть на контакти і привести до короткого замикання, герметик внаслідок перегріву може розширити і викликати механічне пошкодження. Ще гірше ситуація, коли світло в напівпровіднику світлодіода переломлюється інтенсивніше в кілька разів, ніж у герметику. Якщо світлодіод нагрівається сильніше, він може поступово відірватися від підкладки і вийти з ладу.

Таким чином, всі ці фактори перешкоджають нормальній роботі світлодіодів і приводить їх до передчасного відмови. Отже, оцінювати світлодіоди в плані їх довговічності необхідно комплексно, інакше вихід з ладу дорогих і потужних діодів виявиться відкриттям, якщо не враховувати безліч факторів їх експлуатації. Це варто враховувати при виробництві світильників. Купивши якісні світлодіоди, ви не забезпечите себе від того, що готовий продукт буде непрацездатний з цілого ряду причин.