Hallo zusammen,
das hier ist eher Theoretischer Natur, ich habe mir mal gedanken
gemacht, was denn eigentlich die Lebensdauer von Schaltungen begrenzt.
Als erstes fallen mir da Elektrolyt Kondensatoren ein, die gerne mal
austrocknen und auch grundsätzlich eine begrenzte Lebensdauer haben.
Also ist es wohl logisch solche kondensatoren nicht zu verbauen, wenn
man eine lange lebensdauer haben will.
Was gibt es noch zu beachten ?
Welche Bautele haben eine begrenzte Haltbarkeit ?
> Welche Bautele haben eine begrenzte Haltbarkeit ?
sicherlich diejenigen, welche man grenznah zur Spezifikation betreibt
(z.B. Leistung), oder welche schaltungsbedingt (schlechte Konstruktion,
z.B. Überspannungs-Peaks, schlecht gewählte Arbeitspunkte) in eine
Grenz-Situation hinein gelangen können.
Darüber hinaus sind mechanische Komponenten nicht unendlich lebensfähing
(mechanische Belastung, Kontaktoxydation)
Dann gibt es noch Bauteile, welche (durch was auch immer) "driften"
können in ihrem elektrischen / elektronischen Verhalten
Mir fällt dann auch noch sowas ein wie "begrenzte Anzahl von
Zugriffszyklen" wie z.B. bei Flash-Speichern
> was denn eigentlich die Lebensdauer von Schaltungen begrenzt.
ROHS!
Seit bleifrei gelöstet wird, ist die Platinenlebensdauer von vorn herein
begrenzt. Die Industrie hat es eingeführt, um mehr verkaufen zu können!
>Seit bleifrei gelöstet wird, ist die Platinenlebensdauer von vorn herein>begrenzt
Wodurch ?
>sicherlich diejenigen, welche man grenznah zur Spezifikation betreibt
Ein vernünftiges Betreiben der Bauteile setz ich einfach mal voraus.
>Mir fällt dann auch noch sowas ein wie "begrenzte Anzahl von>Zugriffszyklen" wie z.B. bei Flash-Speichern
Genau solche Antworten suche ich.
kennt jemand noch andere "kurzlebige" Bauteile ?
@ Tron (Gast)
>>Seit bleifrei gelöstet wird, ist die Platinenlebensdauer von vorn herein>>begrenzt>Wodurch ?
Jaja, angeblich duch Tin whiskers, hauchdünne Zinnfäden, die bei
Reinzinnlot wachsen können. Aber mit Reinzinn lötet praktisch keiner.
>>sicherlich diejenigen, welche man grenznah zur Spezifikation betreibt>Ein vernünftiges Betreiben der Bauteile setz ich einfach mal voraus.
Definiere vernünftig. Ein Leisztungshalbleiter kann durchaus bei 150°C
Sperrschichttemperatur jahrelang laufen. Bei 100°C läuft er aber
deutlich länger und sicherer.
>>Mir fällt dann auch noch sowas ein wie "begrenzte Anzahl von>>Zugriffszyklen" wie z.B. bei Flash-Speichern
Schreibzyklen. Lesen kann man den ohne Abnutzung endlos.
>kennt jemand noch andere "kurzlebige" Bauteile ?
Glühlampen ;-)
MFG
Falk
Das meiste was die Funktion im elektrischen Bereich außer Kraft setzen
kann ist erneuerbar...vorausgesetzt die Platine verträgt das aus und
einlöten.Wer sich mal die Innereien von vierzig fünzig Jahre altem
Equipment anschaut der weiß was ich meine.Nach so einem Eingriff ist das
Gerät halt nicht mehr im Originalzustand was eigentlich nur Sammler
stören dürfte.
Moderne Sachen sind gewollt schon so konstruiert,das sich ein Eigriff
gar nicht mehr lohnt.Haardünne Leiterbahnen winzige Pads ....das kann
ins Auge gehen.Alles Wegwerftechnik! Aber da ändert sich der Stand der
Technick dermassen vehement dass man sich besser gleich neues kauft.
Mein alter Röhrensuper aus den 50ger Jahren geht immer noch mit den
alten Kondensatoren.Eine Verschiebung der Werte verursacht nicht immer
einen Ausfall.
@ Tron (Gast)
>Wie sieht es denn mit ICs im allgemeinen aus ?
Kann man allgemein nichts zu sagen ;-)
>Wenn sie IMMER in ihrer Spezifikation betrieben werden, halten die dann>EWIG ?
Naja, ich sag mal Digital-ICs haben keinen nenneswerten Verschleiß. Aber
auch dort gibt es Langezeiteffekte mit Materialwanderung etc. Aber 50
Jahre sollten die mitmachen. Im Analogbereich wird es schon schwieriger,
dort driften Parameter, wenn gleich immer langsamer. Je nach Reserve der
Schaltung kann das aber auch mehrere Jahrzehnte dauern, ehe da was
soweit verschlechtert bzw. weggeleaufen ist, dass nix mehr geht.
Ach ja, Optokoppler sind bekannte Verschleißteile! Pi mal Daumen haben
die bei Nennstrom haben die nach 10 Jahren nur noch die halbe
Helligkeit und sind damit per Definition am Ende ihrer Lebensdauer.
Betreibt man sie bewusst mit 50% und weniger, halten sie deutlich
länger, Faktor 3++. Irgendwo hab ich mal gelesen, dass eine LED bei 40%
Nennstrom eine Lebensdauer von über 100 Jahren hat. Gilt sicher NICHT
für heutige hochgezücjtete Power-LEDs, das war eher auf die einfachen
20mA LEDs gemünzt.
MFG
Falk
>> Wie sieht es denn mit ICs im allgemeinen aus ?>Schau mal nach Badewannenkurve :-)
Ein bischen sehr allgemein :-(
Was begrenzt deiner meinung nach die Lebensdauer ?
Falk Brunner schrieb:> Definiere vernünftig. Ein Leisztungshalbleiter kann durchaus bei 150°C> Sperrschichttemperatur jahrelang laufen. Bei 100°C läuft er aber> deutlich länger und sicherer.
Schlimmer für Leistungshalbleiter sind thermische Zyklen. Dabei ist zu
Bedenken, dass die thermische Zeitkonstante eines Halbleiters deutlich
unter einer Sekunde liegt.
Entscheidend hierbei ist vor allem die Höhe des Temperaturhubes und
natürlich auch die absolute Sperrschichttemperatur (wobei diese einen
geringeren Einfluss hat).
Du mußt eine statistische Lebensdauer-Berechnung machen. Für alle
Bauelemente gibt es das von den Herstellern.
Daraus kann man dann die Ausfallwahrscheinlichkeit ( Gaußsche
Glockenkurve) ableiten.
Hallo Falk und Raketenfred
> Ach ja, Optokoppler sind bekannte Verschleißteile! Pi mal Daumen haben> die bei Nennstrom haben die nach 10 Jahren nur noch die halbe> Helligkeit und sind damit per Definition am Ende ihrer Lebensdauer.> Betreibt man sie bewusst mit 50% und weniger, halten sie deutlich> länger, Faktor 3++.
Stimmt auf der einen Seite, auf der anderen Seite laufen sie auf der
Empfängerseite dann auch schneller in den Bereich, wo "es zuwenig ist".
Trozdem ist es unter dem Strich besser.
Und man muss ja dann den Optokoppler erstmal nicht wechseln. Man kann ja
erst einmal den Strom weiter raufsetzten.....
Der nächste Punkt ist, das die Optokoppler auch nur dunkeln, wenn sie
benutzt werden.
> Irgendwo hab ich mal gelesen, dass eine LED bei 40%> Nennstrom eine Lebensdauer von über 100 Jahren hat. Gilt sicher NICHT> für heutige hochgezücjtete Power-LEDs, das war eher auf die einfachen> 20mA LEDs gemünzt.
Bei Power LEDs ist das noch extremer. :-) Da spielt ja auch die Hitze
eine wesentlich größere Rolle.
LEDs altern aber nicht nur aus sich selbst heraus. Auch die UV Strahlung
von aussen zerstört die Leuchtstoffe und macht den Kunststoff trüb.
Ich habe vor zig Jahren mal zwei LED Taschenlampen gekauft. Die eine lag
immer im Auto und war der Sonne ausgesetzt, die andere lag meistens in
einem dunklen Schrank. Beim direkten Vergleich war die aus dem Auto
deutlich blaustichiger geworden, und sowohl LEDs als auch die
Schutzplatte davor waren etwas trüber als bei der aus dem Schrank.
Ursprünglich waren sie gleich. Vermutlich wurde die Taschenlampe im
Schrank sogar häufiger verwendet.
Hallo Raketenfred.
> Quarze können aufgrundmechanischer belastung ausfallen
...jaja, Raketen haben ne gute Beschleunigung. Aber immer noch weniger
als der Abschuss aus einer Kanone. ;-)
Quarze altern auch rein mechanisch durch das Hin- und Herschwingen bei
Betrieb. Und das betrifft nicht nur die Frequenz, sondern auch die
Güte.
Temperaturwechsel lassen sie auch altern, aber die Temperaturdrift
dadurch wird immer kleiner. Darum werden Quarze ja auch vorgealtert.
Quarzen setzt auch eine Undichtigkeit des Gehäuses (die wiederum aus
Temperaturschwankungen und mechanischer Belastung resultieren kann),
sehr zu. Feuchtigkeit gelangt hinein, und bevor irgendetwas korrodiert,
eiert die Frequenz des Quarzes weg, wenn sich minimal Kondensat auf dem
Kristall ablagert.
Gut zu sehen, wenn abgekühlte Quarze warm werden....der Quarz wird von
aussen nach innen warm, d.h. der Kristall ist jetzt die kälteste Stelle.
Alle Feuchtigkeit kondensiert dort, belastet den Quarz durch die Masse
und lässt ihn langsamer Schwingen (Feder-Masse System). Ist er dann
gleichmäßig durchgewärmt, verschwindet der Belag wieder, und der Quarz
wird wieder schneller.
Hat hier schon jemand Batterien und Akkus genannt? Die altern doch am
allerschnelsten. ;-)
Keramische Kondensatoren verlieren an Kapazität, aber die
Temperaturdrift an sich wird auch geringer. Hängt aber stark an der Art
des Dielektrikums.
Bei SMD Versionen bricht gelegentlich der Körper oder die Anschlußkappe.
Gilt auch für andere SMD Bauteile, aber bei weitem nicht so stark.
Sehr hochomige Widerstände haben sehr dünne Leiter. Die neigen auch zum
Brechen unter Temperaturspannungen.
Umgekehrt kann auch das Platinenmaterial selber leitfähig werden und die
Widerstände kurzschliessen. In den 70ern - 80ern wurden CMOS Logiken
gelegentlich ohne Pullups oder Pulldowns aufgebaut. Mittlerweile ist das
bei einigen Geräten ein Problem geworden, weil es jetzt ohmsches
Übersprechen zwischen den Leitungen gibt.
Epoxyd kann so 1-1,5% Wasser aufnehmen.
Varistoren ändern ihr Schaltverhalten. Gleiches gilt für
Schaltfunkenstrecken. Bei Schalfunkenstrecken hängt es auch am
Elektrodenmaterial, und daran, ob die Gasfüllung Radon enthält.
Und Röhren altern auch.
Bleifreihe Lötferbindungen sind härter als bleihaltige. Mechanische
Verspannungen der Platine können so weniger gut ausgeglichen werden,
und werden direkt an das Bauteil weitergegeben. Das kann speziell bei
SMD fatal sein. Siehe oben die keramischen Kondensatoren. Thruhole kann
etwas mehr in den Anschlussdrähten abfangen.
Bleifreihe Lötfervindungen reissen aber wegen ihrer Sprödigkeit selber
häufiger.
Stecker verschleissen nicht nur an den Kontakten, auch Verriegelungen
können verschleissen. Desweiteren reissen SMD montierte Stecker leichter
ab. Die Befestigung ist doch nicht so gut wie bei thruhole.
Bei ICs und Hühnerfutter ausser unter Extrembedingungen (z.B. die oben
genannte Kanone oder Vibrationen in Fahrzeugen) kein Thema, aber an
einem Stecker wird halt schon mal herumgezerrt.
Bei Sicherungen kann auch der Faden durch Vibrationen brechen. Zum
Beispiel
bei den Glasröhrchen 5x20 oder 6x30 OHNE Sandfüllung (die dämpft und
Stütz, obwohl sie nur lichtbögen löschen soll). Gilt besonders für
kleine Werte mit dünnem Faden.
Mit freundlichem Gruß: Bernd wiebus alias dl1eic
http://www.dl0dg.de
Es ist urig lange her, als ich das gelernt habe. Ich brauche es auch
nicht mehr.
Aber im Anhang ist ein Heft, wo solche Beispiele beschrieben sind. Für
Studenten Elektro ist das Grundwissen.
Falk Brunner schrieb:>>kennt jemand noch andere "kurzlebige" Bauteile ?>> Glühlampen ;-)
Muss nicht sein. Die Das Glühobst in Wienbrückenoszillatoren (z.B.
HP200AB) hält nahezu ewig, da es deutlich unter Nennstrom betrieben wird
und nichtmal ansatzweise glimmt.
Quelle: http://bama.edebris.com/download/hp/200ab/hp200ab.djvu Seite 11
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This lamp operates well below its Rating and should have an infinite life.
Hallo,
grundsätzlich gilt: Bauteile verwenden, für die Erfahrungen vorliegen,
also nicht neueste Technologien, und Maximalbelastungen nicht ausreizen.
Ich habe auch mal als Anfänger den Fehler gemacht, einen
Brückengleichrichter mit seinem Nennstrom zu belasten. Das Ergebnis war
zwar keine Katastrophe, insofern war das Datenblatt auch nicht falsch,
aber von Hunderten von Geräten kam immer mal wieder eins mit
durchgebranntem Gleichrichter zur Reparatur. Nachdem ich für 1 A einen 3
A Type einsetzte, gab es keine Ausfälle mehr.
Die NASA weiss auch wie: die Elektronik der Pioneersonden war schon beim
Start nicht modern, dafür haben die Sonden bis zum Verlassen des
Sonnensystems funktioniert und mussten aufgegeben werden, weil kein
Treibstoff mehr da war, die Elektronik könnte noch lange weiter
funktionieren. Vielleicht nimmt sie in der Nähe des nächsten Fixsterns
jemand wieder in Betrieb.
Die heutige Elektronik ist eigentlich zu schnelllebig für das was du
möchtest, ein Handy wird so oder so nach einem Jahr ausgetauscht. Bei
medizinischen Geräten von mir hat es einige Jahre gedauert, bis
Schwachstellen ausgemerzt waren, dann haben sie eine MTBF von rund
Tausend Jahren erreicht. Sie wurden aber auch rund 20 Jahre gefertigt.
Heute werden deine Geräte wahrscheinlich weggeschmissen, bevor ein
eingebauter Fehler überhaupt zum Tragen kommt, also mach dir nicht
allzuviele Gedanken.
Gruss Reinhard
