Was begrenzt die Lebensdauer von LEDs. Die verbauten Kristalle werden doch nicht aufgebraucht, oder. Verschleiß von Elektronik/Separatoren verantwortlich?

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1 Antwort

Gillessen und Schairer listen in ihrem Buch "Lighting Emitting Diodes" (ISBN 0-13-536533-3 von 1987) zwölf verschiedene Degradationsmechanismen auf, die die Lebensdauer von LEDs begrenzen. Das Buch ist zwar schon 30 Jahre alt, aber im Prinzip hat sich da nichts geändert.

Wesentliche Ursachen sind im Kristall wachsende Versetzungen, die nichtstrahlende Rekombinationswege eröffnen. Berüchtigt sind die sogenannten Dark-Line-Defects. Die Degradation wird stark von Verunreinigungen beeinflusst und zusätzlich von der Temperatur und besonders von Temperaturzyklen.

Neben diesen kristallspezifischen Mechanismen gibt es noch Alterung der Metallisierung, wie Bruch der Bondverbindungen durch Kräfte in der Kunststoffeinbettung.

Vielfach ist die externe Ansteuerelektronik fehleranfälliger als die LEDs selbst.

Wenn Lebensdauern von vielen Jahren Dauerbetrieb in der Werbung angegeben werden, dann sind diese Daten selten auf Feldversuchen basierend sondern mit temperaturbeschleunigten Verfahren ermittelt, die man durchaus anzweifeln kann.

Die LED-Hersteller halten sich meist sehr bedeckt zu den eigenen Daten und den Verfahren wie man Degradation bestimmt und vermeidet. Umso lautstärker ist die Werbung, die vollmundig oft mit unverantwortlich generierten Zahlen operiert.

FrageCompany 26.08.2015, 20:50

Danke! Also rein theoretisch wären komplett reine und fehlerfrei gebaute LEDs unendlich haltbar, weil nichts "verbraucht" wird, wie z. B. das Gas in Neonröhren?

Oder wird bei Neonröhren gar kein Gas verbraucht, wenn alles sauber verarbeitet wurde (Verweis: https://www.gutefrage.net/frage/wie-gehen-leuchtstoffroehrenlampen-genau-kaputt)?

Danke!

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jorgang 27.08.2015, 16:29
@FrageCompany

Absolut fehlerfreie LEDs dürften extreme Lebensdauern haben. In meiner Laufbau habe ich grün emittierende Dioden erlebt, die nur wenige Minuten lebten. Mit der Klärung der Degradationsursachen hat man heute Lebensdauern im Bereich von einigen 10000 Stunden erreicht.

Das Zitat bezüglich der Leuchtstofflampen spricht ja die Probleme der Fluoreszenzlampen an. Dort leiden im Laufe des Lebens die Kathoden. Der Gasverlust ist minimal. Elektrodenlose Lampen können somit erheblich länger leben, wenn z.B. Schwefel dort von außen angeregt wird. Da fragt sich natürlich, wie lange lebt die Anregungsquelle. Bei entsprechendem Design kann die auch lange leben.  Hier kommt dann wieder die Frage auf, was die Elektronik kosten darf. Es wird immer wieder diskutiert, dass die Lebensdauer per Design begrenzt wird. Bewusst macht man das nicht, aber wenn man Elektronik entwickelt für Anwendungen, die z.B. vergraben werden und 50 Jahre leben sollen, dann wählt man schon andere Komponenten (zu teilweise extrem höheren Preisen) aus als für Consumer-Produkte, die 5 Jahre leben sollen.

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