LEDの寿命はPWM周波数に依存します

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定格電流で標準LEDを駆動するための2つのオプションを想定してみましょう。

10 kHzで50％デューティサイクルに設定されたPWM
50 kHzで50％デューティサイクルに設定されたPWM

技術的には両方のLEDが同じ量の光を生成し、「点滅」は人間の目やカメラには見えません（多分高速カメラを除く...）

led pwm lifetime

— ギラド
ソース

良い質問+1、私は似たような何かを尋ねるつもりでした。小さな接合部の熱サイクリングのために整流された50Hzのような本当に低い周波数で心配しています。私たちは答えを待っています。

— 自閉症

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ところで、私たち人間の中には、PWMの点滅に実際に敏感な目を持っている人がいます。そのため、一部のモニターおよびテレビベンダーは、調光用にPWMを使用しないフリッカーのないパネルを構築しています。

— バジルブルク

「定格電流」とは、デューティサイクルの「オン」部分で流れる電流を意味しますか、それともサイクル全体の平均電流を意味しますか？後者の場合は、明確にありますいくつかの LEDが良いLEDが効果的に時間にその時にオーバードライブされているようなオンとオフ脈動すると言うことができる場所周波数は、質問はしなければならないこと何損傷のメカニズムであり、どのように遅いですあります。

— クリスストラットン

これは無関係かもしれませんが、その最後の文（「技術的には両方のLEDが同じ量の光を生成します...」）は完全に真実ではありません。周波数の高いLEDは、周波数の低い LEDよりも少ない光を生成します。私はここでこれをElectronics Stack Exchangeで学びました:) electronics.stackexchange.com/a/86942/30973

— ayane

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信頼できるMIL-HDBK-217Fを開いて、LEDとその寿命についての説明を見てみましょう。-

100万時間あたりの故障率に影響する主な要因は温度です。

興味深いことに、レーザーダイオードに関する次のセクションを読むと、デューティサイクルのパルスを考慮に入れていますが、結論（6-21ページ）では、デューティサイクルが50:50の場合、レーザーダイオードの故障率はその約25％です継続的に駆動される場合。

また、レーザーダイオードを定格の50％の光出力で動作させると、定格出力の95％で動作させるよりも10倍長持ちすると結論しています（6-22ページ）。

— アンディ別名
ソース

これは魅力的ですが、これらの基本故障率がどのように導き出されたのか疑問に思う必要があります。「フォトトランジスタ」、「フォトダイオード」、および「IRLED」が「LED」よりもはるかに頻繁に故障するのはなぜですか（そして、タイプまたはアプリケーションに関してこれらのどれも指定されていません）。これらの値の信頼区間とは何ですか？温度係数がすべてのデバイスで同じなのはなぜですか？これは、あなたの答えを決して軽んじることではありません。情報源はそれが言うことを明確に述べています。しかし、これらの計算を最悪の場合の値として考えると仕方がありません。1991年の不特定の条件下では、米軍にとって本当に意味があるだけかもしれません。

— オレクサンドルR.

@OleksandrR。このコメントを書いてからmil規格の有効性に関する調査をしましたか？

— アンディ別名

残念ながら違います。どこから始めればいいのかわかりません。文書にこれを評価できるものは何も記載されていないからです。実際、そのほとんどは完全に理にかなっていますが、ベースラインの故障率が非常に小さいこれらの非常に類似したデバイスについては、引用された値をゆがめる未承認のアプリケーション効果がある可能性があります。たとえば、IRLEDがIR照明に使用される高輝度のものである場合。また、LEDが焼き切れるのではなく、電流や電圧のストレスにより光アイソレータが簡単に故障する可能性があります。そのため、フォトトランジスタの出力が故障する頻度が高くなります。

— オレクサンドルR.

1

すみません。最後に参照セクションがあるのを見ました。LEDはRADC-TR-88-97で説明されており、4827百万時間の動作で22個のLEDが故障し、3900万時間でゼロ（！）のIRLEDが故障したことに注目されています。サンプルサイズが小さい（または存在しない）場合、奇数値の理由は明らかです。RADC-TR-88-97では、統計的な方法と結果についても詳しく説明しています。全体として、MIL-HDBK-217Fよりもはるかに意味のあるドキュメントのようです。

— オレクサンドルR.

@OleksandrR。多分これを答えにすることを検討してください？

— アンディ別名

6

LEDは、周波数で「消耗」しないダイオードにすぎません。最大電流と平均電流はLEDの摩耗に影響しますが、周波数は私が聞いたことのある影響を及ぼしません。

また、周波数が低いです。50 kHzと50％のデューティサイクルは、10 µsのオンと10 µsのオフを意味します。これはLEDにとって「長い」時間です。

— オリン・ラスロップ
ソース

1

一部の効果には長い時間がかかる場合がありますが、熱劣化（明らかに支配的）の場合は非常に短いです。

— クリスH

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個人的体験：

87V（デューティサイクル1：2300）のレートで5nsで約1A、3.4V、20mAの定格の標準UV LEDを駆動しましたが、10以内の明るさまたはパルス形状の「摩耗」は見られませんでした^ 11パルス。

— スウェーバー
ソース

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それは約8、000日ですか？申し訳ありませんが、それは133日間です（あまり印象的ではありません）！

— アンディ別名

OT、しかし、これらの極端にオーバードライブされた条件の下でどれくらいの光束を生成しますか？電流が増加すると効率がかなり急速に低下しますが（ダイ温度が高くなるとキャリアの再結合率が増加するため）、このような短いパルスの実際の動作はわかりません。

— オレクサンドルR.

実際の電流をどのように測定しましたか？ドライバーと電流測定セットアップ自体の両方で、誘導効果を避けるのは難しいようです。

— クリスストラットン

@OleksandrR。：飽和効果はありましたが、ほとんど無視できました。また、セットアップ全体にこのような効果のその他の十分な理由があるため、効率の低下はなかったと思います。しかし、私はあまり気にしませんでした。光の量をどうにかして操縦できることが重要であり、1Aは極端な値でした。

— sweber

@ChrisStratton：ええ、実に、私は非常に小さな抵抗を直列に使用し、Agilentのこれらの優れた差動3.5GHzプローブの1つを使用しました。もちろん、抵抗器は電流を減らしますが、光量と測定データからの推定による補間により、電流は約1Aでなければならないという結論に至ります。確かに、これは大変で、すべてが正確になりました。

— sweber

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認識できる影響はありません。LED自体は全寿命にのみ敏感ですが、信頼性は数十年で測定されます。

パッケージングまたはワイヤボンドの障害による熱障害の可能性は高くなりますが、障害の可能性は依然として非常に低くなっています。自作システムの最も可能性の高い障害は、はんだ接合、またはLEDとPCB、またはPCBと電源間のワイヤです。

熱破壊は、さまざまな熱膨張率が原因で発生し、その結果、構造に過剰応力が発生します。小さなストレスまたはストレスサイクルの影響はごくわずかです。LEDのプラスチックはおそらく+175 Cで成形および硬化されていることを考慮してください。これは常にストレスを受けています。

LEDの熱時定数は、おそらく10〜100ミリ秒の範囲です。それよりも速くサイクリングすると、問題を引き起こさない非常に小さな温度変動が生じ、それよりもゆっくりとサイクリングすると、サイクルの総数が非常に少ない数に制限されます。

— jp314
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