LED-Lebensdauer berechnen

[wonderfulworld (Gast)]

Hallo alle miteinander,

ich habe eine mit LED bestückte Platine, die ich mit Hilfe eines 
PWM-Werts (linear zur Leistung mit der die Lampe betrieben wird) 
unterschiedlich stark an- bzw. ausschalten kann. Diese LEDs werden 
häufig mit unterschiedlichen PWM-Werten und unterschiedlich lange 
betrieben.

Da ich nicht weiß wie lange die LEDs wirklich leben, wollte ich einen 
Lebensdauer-Wert im laufenden Betrieb ermitteln, mit dessen Hilfe ich in 
Zukunft die Lebensdauer von solchen bestückten LED-Platinen abschätzen 
kann.

Als erster Ansatz kam mir die Idee den PWM-Wert über die Zeit zu 
integrieren und dann durch die Gesamtlaufzeit zu teilen.

$$\frac{\sum_{i=1}^n (pwm_i * t_i)}{\sum_{i=1}^n (t_i)}$$

und diesen ermittelten Wert dann meiner Gesamtlaufzeit 
gegenüberzustellen.

Alternativ könnte ich auch die Temperatur an der LED messen und dann 
auch einen Temperaturmittelwert berechnen und diesen dann der 
Gesamtlaufzeit gegenüberstellen.

$$\frac{\sum_{i=1}^n (temp_i * t_i)}{\sum_{i=1}^n (t_i)}$$

Aber das hilft mir nicht besonders viel weiter. Was ist wenn ich bei der 
nächsten Lampe einen doppelt so großen PWM/Temperatur-Mittelwert habe? 
Überleben die dann nur noch die halbe Zeit oder sind die schon viel 
schneller hin? Sprich ist die Lebensdauer linear mit der an der Lampe 
verbratenen Leistung/Temperatur und Zeit? Sehr wahrscheinlich nicht. 
Deshalb die Frage an euch, gibts in der LED-Welt irgendwas das man 
ermitteln kann aus dem man dann abschätzen könnte wie lang meine LEDs 
noch leben?

Gruß wonderfulworld

[Purzel H. (hacky)]

Was meinen denn die Hersteller dazu ?

[U.R. Schmitt (Gast)]

Mich würde mal interessieren was du mit dem Ergebnis machen willst?
Wirst du den Hersteller verklagen, wenn die Leds dann doppelt so lange 
halten wie du ausgerechnet hast? Die einzelne LED wird irgendwann kaputt 
gehen, aber mit ziemlicher Sicherheit nicht annähernd zu dem errechneten 
Zeitpunkt.
Du kannst allenfalls eine Schätzung über eine mittlere Lebensdauer bei 
1000enden von Leds erhalten, aber selbst da wird die Varianz recht hoch 
sein. Und der systematische Fehler durch Vernachlässigung von Parametern 
wie Temperatur, Ungleichheit der Produktion etc. pp. wohl auch.

Wofür das also?

[oszi40 (Gast)]

Theorie und Wirklichkeit haben manchmal eine kleine Differenz.

Mechanische Schwingungen, Überhitzung, Fehlbeschaltung, tägliche 
Temperatuschocks, Produktionsfehler, usw.

Was sagt Dein Datenblatt? Pi mal Daumen je nach Überlastung auch kürzer?
Wie groß die thermische Belastung wirklich ist, wird wohl aich von der 
Chipgröße, Punkterwärmung, Ausdehnung u. thermischer Trägheit 
abhängen...

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Mal ganz am Rande: am Ende der Lebensdauer muß die LED nicht kaputt 
sein. Es reicht aus, wenn sich die Helligkeit um mindestens 50% 
reduziert hat...

Die OSRAM Definition der Lebensdauer der LED:
Die Lebensdauer der LED ist erreicht, wenn der Lichtstrom 
nur noch 50 % des Wertes beträgt, der am Anfang gemessen wurde

aus:
http://www.osram.de/osram_de/LED/Alles_ueber_LED/Lebensdauer_von_LED-Modulen/index.html

Sehr informativ ist auch dieses Whitepaper:
http://www.etaplighting.com/uploadedFiles/Downloadable_documentation/documentatie/whitepaper_LED_DE.pdf

[oszi40 (Gast)]

Lothar Miller schrieb:
> Mal ganz am Rande: am Ende der Lebensdauer muß die LED nicht kaputt
> sein. Es reicht aus, wenn sich die Helligkeit um mindestens 50%

Ein Besuch im Baumarkt zeigte mir: einige LED-Leuchten mit kaputten 
LEDs. Traue keiner Statistik, die Du nicht selbst gefälscht hast. 
Anderseits habe ich LEDs, die seit 20 Jahren blinken.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

oszi40 schrieb:
> Ein Besuch im Baumarkt zeigte mir: einige LED-Leuchten mit kaputten
> LEDs.
Ja gut, 0% Licht ist auch weniger als 50% Licht
--> Ende der LED Lebensdauer.
Und bezogen auf die Lampe?
Da dürfen pro Lampe 50% der LEDs kaputtgehen, wenn die anderen ihre 
volle Leuchtstärke behalten. Traue keiner Statistik, die du nicht selbst 
gefälscht hast...  :-/

Ich persönlich traue diesen Funzeln auch noch nicht so richtig über den 
Weg...

[wonderfulworld (Gast)]

U.R. Schmitt schrieb:
> Mich würde mal interessieren was du mit dem Ergebnis machen willst?

Warum ich das brauche? Die LEDs sind in ner Maschine verbaut und mein 
Kunde will wissen, wann er sich neue Lampen kaufen soll. Bzw. sich neue 
Lampen aufs Lager legen soll.

Lothar Miller schrieb:
> oszi40 schrieb:
>> Ein Besuch im Baumarkt zeigte mir: einige LED-Leuchten mit kaputten
>> LEDs.
> Ja gut, 0% Licht ist auch weniger als 50% Licht
> --> Ende der LED Lebensdauer.
> Und bezogen auf die Lampe?
> Da dürfen pro Lampe 50% der LEDs kaputtgehen, wenn die anderen ihre
> volle Leuchtstärke behalten. Traue keiner Statistik, die du nicht selbst
> gefälscht hast...  :-/
>
> Ich persönlich traue diesen Funzeln auch noch nicht so richtig über den
> Weg...

Bei mir leider nicht. Da ich ein homogenes Licht brauche.

Lothar Miller schrieb:
> Mal ganz am Rande: am Ende der Lebensdauer muß die LED nicht kaputt
> sein. Es reicht aus, wenn sich die Helligkeit um mindestens 50%
> reduziert hat...

Ich weiß. Allerdings dachte ich immer, dass die Helligkeit um mindestens 
30% reduziert sein muss.

oszi40 schrieb:
> Was sagt Dein Datenblatt? Pi mal Daumen je nach Überlastung auch kürzer?
> Wie groß die thermische Belastung wirklich ist, wird wohl aich von der
> Chipgröße, Punkterwärmung, Ausdehnung u. thermischer Trägheit
> abhängen...

Datenblatt kann ich leider nicht befragen. Da das Datenblatt von völlig 
falschen Parametern ausgeht. Ich fahre zum Beispiel nur mit 30% der 
Leistung. Dafür werden die Dinger wahrscheinlich so um die 30° bis 40 ° 
heiß. Deshalb bin ich ja auch auf die Idee gekommen die 
Leistung/Temperatur zu mitteln und sie dann mit der Gesamtlaufzeit zu 
vergleichen. Vielleicht kann man dann bei der 20sten Lampe sagen, wann 
sie den Geist aufgeben könnte.

Also vielen Dank für euere Antworten.
Ich hoffe da kommen noch mehr

[Nachtaktiver (Gast)]

Ich würde es mit einer Mail beim Hersteller versuchen... . -
Der ist derjenige der es am besten wissen wird.
(Wenn ein gezieltes Fabrikat verbaut wurde)

Alles andere ist soweiso Quatsch weil es unterschiede zwischen
den einzelnen Herstellern gibt.

[Jens G. (jensig)]

Irgendwelche Betriebsbedingungen mitteln zu wollen, um darauf auf die 
Lebensdauer zu schließen,  ist kompletter Quatsch, weil sich die 
Lebensdauer mit sicherheit nicht linear dazu verhält.

Guck lieber bei den HErstellern nach solchen Infos, wie z.B. 
http://www.cree.com/products/pdf/XLampXR-E_lumen_maintenance.pdf
wo relativ klar die Wirkung der verschiedenen Einflüsse dargestellt 
werden.
Da sieht man z.B., daß gar nicht so sehr die Chiptemperatur das Problem 
ist, sondern scheinbar die Umgebungstemperatur (offensichlich Alterung 
der Linse/Lichtfensters).

[Stefan V. (vollmars)]

Jens G. schrieb:
> Da sieht man z.B., daß gar nicht so sehr die Chiptemperatur das Problem
> ist, sondern scheinbar die Umgebungstemperatur (offensichlich Alterung
> der Linse/Lichtfensters).
Also das seh ich gar nicht aus den verschiedenen Diagrammen, z.B. 
@350mA:

Tair 45°C: 77000h @ Tj 100°
Tair 85°C: 60000h @ Tj 100°
Tj 60°C: 140000h @ Tair 45°
Tj 100°: 77000h @ Tair 45°

jeweils 40° Unterschied und relativ wie absolut wirkt sich die 
Sperrschichttemperatur deutlich stärker auf die Lebensdauer aus als die 
Umgebungstemperatur.

Gruß
Stefan

[Antwort (Gast)]

Sag dem Kunden: 42

[Fabian (Gast)]

Teile dem Kunden einfach mit, er soll sich neue Lampen auf Lager legen, 
wenn die alten nur noch 60% der ursprünglichen Helligkeit bringen. Dann 
ist er auf der sicheren Seite.

[Jens G. (jensig)]

>Also das seh ich gar nicht aus den verschiedenen Diagrammen, z.B.

Ja - als ich das ein bißchen relativieren wollte, war's schon zu spät 
zum editieren :-(
Aber ich verweise nur auf Seite 4 im verlinkten pdf.

[oszi40 (Gast)]

>wenn die alten nur noch 60% der ursprünglichen Helligkeit bringen.

Helligkeit messen wäre ein guter Hinweis, da auch VERSCHMUTZUNG und 
Linsentrübung auftreten könnten. Frühausfälle durch andere Übel oder 
sogar mechanische Abnutzung sind auch möglich.

Eine gute Maschine sollte den Zustand selbst erkennen.