Способ прогнозирования срока службы светодиодного источника света в процессе эксплуатации



Способ прогнозирования срока службы светодиодного источника света в процессе эксплуатации
Способ прогнозирования срока службы светодиодного источника света в процессе эксплуатации
Способ прогнозирования срока службы светодиодного источника света в процессе эксплуатации
Способ прогнозирования срока службы светодиодного источника света в процессе эксплуатации
Способ прогнозирования срока службы светодиодного источника света в процессе эксплуатации
Способ прогнозирования срока службы светодиодного источника света в процессе эксплуатации
Способ прогнозирования срока службы светодиодного источника света в процессе эксплуатации
H01L33/00 - Полупроводниковые приборы по меньшей мере с одним потенциальным барьером или с поверхностным барьером, предназначенные для светового излучения, например инфракрасного; специальные способы или устройства для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов (соединение световодов с оптоэлектронными элементами G02B 6/42; полупроводниковые лазеры H01S 5/00; электролюминесцентные источники H05B 33/00)
H01L21/67248 - Способы и устройства для изготовления или обработки полупроводниковых приборов или приборов на твердом теле или их частей (способы и устройства, специально предназначенные для изготовления и обработки приборов, относящихся к группам H01L 31/00- H01L 49/00, или их частей, см. эти группы; одноступенчатые способы изготовления, содержащиеся в других подклассах, см. соответствующие подклассы, например C23C,C30B; фотомеханическое изготовление текстурированных поверхностей или поверхностей с рисунком, материалы или оригиналы для этой цели; устройства, специально предназначенные для этой цели вообще G03F)[2]
G01R31/2635 - Устройства для определения электрических свойств; устройства для определения местоположения электрических повреждений; устройства для электрических испытаний, характеризующихся объектом, подлежащим испытанию, не предусмотренным в других подклассах (измерительные провода, измерительные зонды G01R 1/06; индикация электрических режимов в распределительных устройствах или в защитной аппаратуре H01H 71/04,H01H 73/12, H02B 11/10,H02H 3/04; испытание или измерение полупроводниковых или твердотельных приборов в процессе их изготовления H01L 21/66; испытание линий передачи энергии H04B 3/46)

Владельцы патента RU 2710603:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия" (ФГБОУ ВО НГСХА) (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для светодиодных систем освещения с регулируемым световым потоком. Заявлен способ прогнозирования срока службы светодиодного источника света в процессе эксплуатации. Способ включает измерение температуры нагрева светодиодного источника света и величины потребляемой мощности при изменении светового потока, построение функциональной зависимости температуры нагрева светодиодного источника света от величины потребляемой мощности, вычисление за расчетный период работы средней величины потребляемой мощности и на ее основе определение по функциональной зависимости средней температуры нагрева светодиодного источника света, вычисление в относительных единицах доли от максимального срока службы светодиодного источника света при температуре нагрева в установившемся режиме и при средней температуре нагрева в процессе эксплуатации, прогнозирование (определение) срока службы светодиодных источников света путем сравнения температуры нагрева в установившемся режиме и средней температуры нагрева в процессе эксплуатации. Технический результат - повышение точности прогнозирования срока службы светодиодного источника света с изменяющимся режимом работы в процессе эксплуатации. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для светодиодных систем освещения с регулируемым световым потоком.

Известен способ отбраковки (прогнозирования срока службы) мощных светодиодов на основе InGaN/GaN, включающий измерение значения спектральной плотности низкочастотного шума светодиодов при подаче напряжения в прямом направлении и плотности тока J из интервала 0.1<J<10 А/см, проведение процесса их старения, осуществляемого в течение времени не менее 50 часов при температуре TJ p-n-перехода из интервала TJ=50-150°С, температуре Tb окружающей среды из интервала Tb=25-120°С, плотности тока J через светодиод при напряжении в прямом направлении из интервала J=35-100 А/см, повторное измерение значения спектральной плотности низкочастотного шума светодиодов при упомянутых условиях и отбраковку светодиодов со сроком службы менее 50000 часов по превышению уровня спектральной плотности низкочастотного шума светодиодов после процесса старения более чем на порядок по сравнению с значением до процесса старения [патент RU 2523105, МПК H01L 33/30, 2010.01, опубл. 20.07.2014 Бюл. №20].

Известен способ определения срока службы (отбраковки) мощных синих светодиодов, предложенный фирмой Philips Lumileds (США) [статья Liftime Behav oire of LED Systems White Paper WP15, сайт http://www.philipslumileds.com]. В этом способе учтен вклад в срок службы катастрофических отказов и медленного развития старения до уровня эффективности (мощности) L70. Способ содержит следующую последовательность операций: измерение внешней квантовой эффективности контрольной группы светодиодов (100 шт.) из каждой партии; проведение процесса старения светодиодов в течение 1000 часов в режиме, использующем комбинацию значений параметров TJ, Tb и IF из соответствующих диапазонов: TJ=50-120°C, Tb=25-85°C, If=0.35-1A (соответствует плотности тока J=35-100 А/см); измерение эффективности (мощности) контрольных светодиодов; определение вероятности отказов из экспериментальных данных о числе отказов в контрольной группе из 100 светодиодов из каждой партии после старения в течение 1000 часов, с учетом количества вышедших из строя светодиодов до 1000 часов и минимального времени работы этих светодиодов; определение по полученным значениям вероятности отказа среднего значения срока службы светодиодов при фиксированных значениях TJ, Tb, J, из ранее рассчитанных зависимостей, связывающих вероятность отказов и срок службы светодиодов по уровню L70. Расчетные зависимости учитывают оба явления (катастрофические отказы и медленное развитие старения). Если отказов за 1000 часов нет, то используется вероятность 0.5, отражающая средний уровень L70.

Недостатком известных способов является то, что они могут быть использованы для источников света (ИС) с установившимся режимом работы (с постоянным световым потоком) и не корректны для ИС с изменяющимся режимом работы (с изменяющимся принудительно световым потоком) в процессе эксплуатации.

Задачей настоящего изобретения является прогнозирование срока службы светодиодного источника света с изменяющимся режимом работы (с изменяющимся принудительно световым потоком) в процессе эксплуатации.

Решение поставленной задачи позволяет планировать замену светодиодного источника света с изменяющимся режимом работы для снижения экономического ущерба от несвоевременной замены.

Поставленная задача решается выполнением способа, включающего измерение температуры нагрева светодиодного источника света и величины потребляемой мощности при изменении светового потока, построение функциональной зависимости температуры нагрева светодиодного источника света от величины потребляемой мощности, вычисление за расчетный период работы средней величины потребляемой мощности и на ее основе определение по функциональной зависимости средней температуры нагрева светодиодного источника света, вычисление в относительных единицах доли от максимального срока службы светодиодного источника света при температуре нагрева в установившемся режиме и при средней температуре нагрева в процессе эксплуатации, прогнозирование (определение) срока службы светодиодных источников света путем сравнения температуры нагрева в установившемся режиме и средней температуры нагрева в процессе эксплуатации.

До начала эксплуатации из партии источников света (ИС) создают представительную выборку и экспериментальным путем измеряют температуру нагрева светодиодного источника света и величину потребляемой мощности при изменении светового потока. Затем на основе полученных данных определяют функциональную зависимость температуры нагрева светодиодного источника света от величины потребляемой мощности при изменении светового потока.

В процессе эксплуатации среднюю величину потребляемой мощности Рср за расчетный период работы определяют по выражению:

где Wраб - потребленная электроэнергия светодиодными источниками света в процессе работы за расчетный период, кВт⋅ч; Траб - время работы светодиодными источниками света, час; N - количество светодиодных источников света, шт.

Зная величину потребляемой мощности, по функциональной зависимости, полученной до начала эксплуатации, определяют среднюю температуру нагрева светодиодного источника света в процессе эксплуатации tср.

Вычисляют в относительных единицах долю от максимального срока службы (при температуре нагрева светодиодного источника света 40°С) при температуре нагрева в установившемся режиме и при средней температуре нагрева в процессе эксплуатации по выражению:

где t - температура нагрева светодиодного источника света, °С.

Определяют (прогнозируют) срок службы светодиодных источников света в часах путем сравнения температуры нагрева в установившемся режиме и средней температуры нагрева в процессе эксплуатации по выражению:

где - прогнозируемый срок службы светодиодного источника света с изменяющимся принудительно световым потоком в процессе эксплуатации, часы; - срок службы светодиодного источника света в установившемся режиме (с постоянным световым потоком), часы; - доля от максимального срока службы светодиодного источника света при температуре нагрева в установившемся режиме, отн. ед.; - доля от максимального срока службы светодиодного источника света при средней температуре нагрева с изменяющимся принудительно световым потоком в процессе эксплуатации, отн. ед.

Способ иллюстрируется на фиг., где показана функциональная зависимость температуры нагрева светодиодного источника света от величины потребляемой мощности

Пример. Способ осуществляется при облучении салата в зимней теплице. Необходимо спрогнозировать срок службы светодиодных тепличных светильников единичной мощностью 100 Вт с регулируемым световым потоком со сроком службы в установившемся режиме 30000 часов. Общее количество светильников 120 шт. Время работы светильников 3 сезона (9000 часов). Потребленная электроэнергия за 3 сезона составила 93200 кВт⋅ч.

До начала эксплуатации определим функциональную зависимость температуры нагрева светодиодного источника света от величины потребляемой мощности при изменении светового потока. Полученная функциональная зависимость показана на фиг. Температура нагрева в установившемся режиме (потребляемая мощность равна номинальной) составляет 78°С.

По выражению (1) за расчетный период работы определим среднюю величину потребляемой мощности Рср по выражению:

что составляет 86% от номинальной мощности светодиодного источника света.

По функциональной зависимости, показанной на фиг., определим среднюю температуру нагрева светодиодного источника света в процессе эксплуатации tср. tср=65,8°С.

По выражению (2) вычислим в относительных единицах долю от максимального срока службы при температуре нагрева в установившемся режиме:

Т''=4,9358⋅e-0,042*78=0,19 о.е.

По выражению (2) вычислим в относительных единицах долю от максимального срока службы при средней температуре нагрева в процессе эксплуатации по выражению:

Т''=4,9358⋅e-0,042*65,8=0,31 о.е.

По выражению (3) спрогнозируем (определим) срок службы светодиодных источников света в часах путем сравнения температуры нагрева в установившемся режиме и средней температуры нагрева в процессе эксплуатации:

Вывод. При данном режиме работы необходимо произвести замену светодиодного источника света для снижения экономического ущерба от несвоевременной замены не позднее 48950 часов эксплуатации.

Способ прогнозирования срока службы светодиодного источника света в процессе эксплуатации, включающий измерение температуры нагрева светодиодного источника света и величины потребляемой мощности при изменении светового потока, построение функциональной зависимости температуры нагрева светодиодного источника света от величины потребляемой мощности, вычисление за расчетный период работы средней величины потребляемой мощности и на ее основе определение по функциональной зависимости средней температуры нагрева светодиодного источника света, вычисление в относительных единицах доли от максимального срока службы светодиодного источника света при температуре нагрева в установившемся режиме и при средней температуре нагрева в процессе эксплуатации, прогнозирование (определение) срока службы светодиодных источников света путем сравнения температуры нагрева в установившемся режиме и средней температуры нагрева в процессе эксплуатации по формуле:

где - прогнозируемый срок службы светодиодного источника света с изменяющимся принудительно световым потоком в процессе эксплуатации, часы; - срок службы светодиодного источника света в установившемся режиме (с постоянным световым потоком), часы; - доля от максимального срока службы светодиодного источника света при температуре нагрева в установившемся режиме, отн. ед.; - доля от максимального срока службы светодиодного источника света при средней температуре нагрева с изменяющимся принудительно световым потоком в процессе эксплуатации, отн. ед.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в системах очистки воды/воздуха/продуктов, системах химического анализа, медицине, УФ спектрометрии, системах скрытой помехоустойчивой оптической связи и др.

Основание нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовое излучение элемента, содержащее сапфировую подложку с одной из плоскости (0001) и плоскости, наклоненной на заданный угол относительно плоскости (0001), в качестве главной поверхности и слой AlN, сформированный непосредственно на главной поверхности сапфировой подложки и составленный из кристаллов AlN, имеющих ориентационную взаимосвязь эпитаксиальных кристаллов с главной поверхностью, причем средний диаметр частиц кристаллов AlN слоя AlN толщиной 20 нм от главной поверхности составляет 100 нм или менее.

Изобретение относится к области осветительной техники и касается осветительного устройства. Устройство содержит источник света и светопреобразующий элемент, включающий в себя светопропускающую матрицу.

Изобретение относится к технологии получения ориентированных кристаллов слоистых гидроксисолей на основе гадолиния, которые могут быть использованы в производстве катализаторов, адсорбентов и анионно-обменных материалов, а также для формирования функциональных покрытий при создании различных гетероструктур и приборов для конверсии электромагнитного излучения, сенсоров и многоцветных светоизлучающих диодов (LEDs).

Изобретение относится к электротехнике и электронной технике, более конкретно к источникам света на основе полупроводниковых светоизлучающих диодов (СИД), еще более конкретно к источникам белого света на основе СИД с конверсионными фотолюминофорами.

Изобретение относится к области осветительной техники и касается осветительного узла. Осветительный узел включает в себя источник света, содержащий твердотельный излучатель, люминесцентный элемент и оптический элемент.

Изобретение относится к области формирования изображений и касается способа производства панели светодиодного дисплея. Панель дисплея содержит множество установленных на подложке монолитных блоков светодиодов и множество покрывающих светодиоды светопропускающих элементов, выполненных с возможностью увеличивать направленность излучаемого светодиодами света.

Изобретение относится к области светодиодных дисплеев. Технический результат направлен на расширение арсенала средств того же назначения.

Изобретение относится к области светотехники. Осветительное устройство (100) содержит множество источников (200) света, выполненных с возможностью выдавать свет (201) источника света, причем множество источников (200) света содержит по меньшей мере первый источник (210) света, выполненный с возможностью генерировать первый свет (211) источника света, и второй источник (220) света, выполненный с возможностью генерировать второй свет (221) источника света.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является улучшение теплоотвода и упрощение монтажа.

Изобретение относится к технологии создания двумерных магнитных материалов для сверхкомпактных спинтронных устройств. Способ получения дисилицида гадолиния GdSi2 со структурой интеркалированных слоев силицена методом молекулярно-лучевой эпитаксии заключается в осаждении атомарного потока гадолиния с давлением PGd (от 0,1 до менее 1)⋅10-8 Торр или PGd (от более 1 до 10)⋅10-8 Торр на предварительно очищенную поверхность подложки Si(111), нагретую до Ts=350 ÷ менее 400°С или Ts=более 400 ÷ 450°С, до формирования пленки дисилицида гадолиния толщиной не более 7 нм.

Изобретение относится к области оптоэлектронной техники и может быть использовано для создания сенсорных экранов, солнечных батарей, конструкция которых включает элементы, одновременно прозрачные для света и проводящие электрический ток.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевого транзистора. Согласно изобретению способ изготовления полупроводникового прибора реализуется следующим образом: на подложках кремния р-типа проводимости формируют инверсный карман имплантацией ионов фосфора с энергией 150 кэВ, дозой 2,0*1013 см-2, с разгонкой в окислительной среде в течение 15 мин при температуре 1150°С и образованием слоя диоксида кремния, затем в инертной среде - 45 мин и имплантацией бора через слой диоксида кремния с энергией 150 кэВ, дозой 1,5*1013 см-2, с последующей разгонкой при температуре 1150°С в инертной среде в течении 90 мин.

Изобретение относится к применению по меньшей мере одного бинарного соединения элемента группы 15 в качестве эдукта в методике осаждения из паровой фазы. Бинарное соединение элемента группы 15 описывается общей формулой в которой R1 и R2 независимо друг от друга выбраны из группы, включающей алкильный радикал (С1-С10), R3=R4=Н и Е и Е' независимо друг от друга выбраны из группы, включающей N, Р, As и Bi, в которой Е=Е' или Е ≠ Е', и в котором гидразин и его производные исключены из указанного применения, и/или бинарное соединение элемента группы 15 описывается общей формулой в которой R5, R6 и R7 независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н, алкильный радикал (C1-С10), и Е и Е' независимо друг от друга выбраны из группы, включающей N, Р, As и Bi, в которой Е=Е' или Е ≠ Е'.

Изобретение относится к способу изготовления рентгенолитографического шаблона, т.е. маски для рентгеновской литографии, рентгенолитографической маски, рентгеновского шаблона, для формирования резистивной маски или скрытого изображения в рентгеночувствительных материалах способом трафаретной рентгеновской литографии.

Изобретение относится к нанотехнологии, а именно к способу выращивания многослойных наногетероэпитаксиальных структур с массивами идеальных квантовых точек (НГЭС ИКТ).

Данное изобретение относится к мишени, в частности к распыляемой мишени, способу ее получения и способу вакуумного напыления с использованием упомянутой мишени. Мишень содержит пластину, состоящую из хрупкого материала, и монтажную пластину, которая скреплена по поверхности с пластиной мишени.

Изобретение относится к области обработки поверхностей кремниевой полупроводниковой пластины полупроводника или подобных изделий, и, в частности, оно относится к устройству и способу обработки полупроводников.

Изобретение относится к области технологических процессов и может быть использовано для лазерного отжига пластин из полупроводниковых, керамических и стеклообразных материалов.

Изобретение относится к области технологических процессов и может быть использовано для лазерного отжига пластин из полупроводниковых, керамических и стеклообразных материалов.

Изобретение может быть использовано для гибридизации матричных фотоприемных устройств (МФПУ) методом перевернутого монтажа. Способ повышения точности контроля качества стыковки БИС считывания и матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) включает установку состыкованного модуля в держатель под небольшим углом к оптической оси объектива микроскопа так, чтобы в поле зрения микроскопа появились сфокусированные действительное изображение края МФЧЭ и мнимое изображение того же края МФЧЭ, зеркально отображенное от плоскости БИС считывания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для светодиодных систем освещения с регулируемым световым потоком. Заявлен способ прогнозирования срока службы светодиодного источника света в процессе эксплуатации. Способ включает измерение температуры нагрева светодиодного источника света и величины потребляемой мощности при изменении светового потока, построение функциональной зависимости температуры нагрева светодиодного источника света от величины потребляемой мощности, вычисление за расчетный период работы средней величины потребляемой мощности и на ее основе определение по функциональной зависимости средней температуры нагрева светодиодного источника света, вычисление в относительных единицах доли от максимального срока службы светодиодного источника света при температуре нагрева в установившемся режиме и при средней температуре нагрева в процессе эксплуатации, прогнозирование срока службы светодиодных источников света путем сравнения температуры нагрева в установившемся режиме и средней температуры нагрева в процессе эксплуатации. Технический результат - повышение точности прогнозирования срока службы светодиодного источника света с изменяющимся режимом работы в процессе эксплуатации. 1 ил.

Наверх