Co je střední doba životnosti?

Střední doba životnosti vyjadřuje dobu, po které určitá sledovaná populace výrobků dosáhne definované hranice životnosti. U klasických světelných zdrojů byla životnost často spojována především s okamžikem, kdy zdroj přestal svítit. U LED je situace složitější, protože kvalitní LED diody obvykle nezhasnou náhle, ale jejich světelný tok se během dlouhodobého provozu postupně snižuje.

Proto se u LED používají označení jako L70B50, L80B10 nebo L90B50. Ta neříkají pouze počet provozních hodin, ale také kolik původního světelného toku má LED po této době zachovat a pro jakou část sledované populace tato hodnota platí.

Co je střední doba životnosti?

V obecném statistickém významu představuje medián životnosti okamžik, kdy 50 % sledované populace již dosáhlo definovaného konce životnosti a 50 % jej ještě nedosáhlo.

U světelných zdrojů ale musíme nejprve určit, co vlastně považujeme za „konec životnosti“.

U klasické žárovky je situace poměrně jednoduchá. Vlákno se přeruší a žárovka přestane svítit.

U LED může být zdroj stále funkční i po velmi dlouhé době, ale jeho světelný tok se postupně sníží natolik, že již nesplňuje požadované parametry.

Proč se životnost LED udává jinak?

LED technologie má velmi dlouhou provozní životnost a typickým projevem jejího stárnutí je postupná degradace světelného výkonu.

LED tedy může po desítkách tisíc hodin stále bez problémů svítit, jen již nebude produkovat stejný počet lumenů jako při uvedení do provozu.

Proto nestačí napsat pouze:

Takový údaj sám o sobě neříká:

• kolik světelného toku má po 50 000 hodinách zůstat,
• pro jak velkou část populace LED tento údaj platí,
• zda se jedná o postupnou degradaci nebo úplnou poruchu,
• ani za jakých teplotních a elektrických podmínek byla hodnota stanovena.

Co je zachování světelného toku?

Pro popis stárnutí LED se používá zachování světelného toku neboli lumen maintenance.

Vyjadřuje poměr aktuálního světelného toku světelného zdroje k jeho počátečnímu světelnému toku.

Představme si LED modul, který měl na začátku:

Pokud po dlouhodobém provozu produkuje:

Mezinárodní světelně-technická terminologie tento parametr definuje jako poměr světelného toku zdroje v určitém okamžiku jeho provozního života k počátečnímu světelnému toku při definovaných provozních podmínkách.

Co znamená L70, L80 a L90?

Písmeno L v zápisu životnosti označuje hranici zachování světelného toku.

Čím vyšší je číslo za písmenem L při stejné době provozu, tím přísnější je požadavek na zachování světelného výkonu.

Samotné označení L70 ale při hodnocení populace LED ještě není kompletní. Potřebujeme vědět také hodnotu B.

Co znamená B50?

LED čipy nejsou dokonale identické. I při stejném typu, proudu a teplotě se jejich dlouhodobá degradace statisticky mírně liší.

Hodnota B proto vyjadřuje, jak velká část sledované populace může po dané době klesnout pod stanovenou hranici L.

Proto je například údaj L80B10 výrazně přísnější než L80B50 při stejné době provozu.

Jak číst L70B50?

Nejčastěji se setkáme s označením:

Pokud tedy výrobce uvede:

znamená to, že po 50 000 provozních hodinách nejméně polovina sledované populace LED zachovává alespoň 70 % svého počátečního světelného toku.

Druhá část populace může mít světelný tok pod touto hranicí.

Jaký je rozdíl mezi B50 a B10?

Hodnota B umožňuje porovnávat, jak velká část populace musí požadovanou světelnou úroveň zachovat.

Představme si dva údaje při stejné době 50 000 hodin:

Druhý údaj tedy představuje z hlediska zachování světelného toku výrazně přísnější požadavek.

Pokles světelného toku vs. úplná porucha

Při hodnocení LED je důležité rozlišovat dva zcela jiné mechanismy konce života.

Pro náhlé poruchy se v technické dokumentaci můžeme setkat například s označením C10. To vyjadřuje dobu, do které může definovaný podíl původně funkční populace dosáhnout úplné poruchy.

Tyto dva mechanismy se nemají zaměňovat:

Co je LM-80?

U LED by praktické měření skutečné životnosti například 70 000 nebo 100 000 hodin trvalo mnoho let. Proto se používají standardizované postupy pro dlouhodobé měření a následnou projekci.

ANSI/IES LM-80 je metoda měření dlouhodobého zachování optického výkonu polovodičových světelných zdrojů.

Vztahuje se například na:

• LED pouzdra,
• LED pole,
• a LED moduly.

Během testu se za definovaných podmínek sleduje například:

• změna světelného toku,
• změna chromatičnosti,
• teplota,
• pracovní proud,
• a čas provozu.

Co je TM-21?

ANSI/IES TM-21 navazuje na naměřená data LM-80 a popisuje způsob, jak z nich projektovat dlouhodobé zachování světelného toku LED.

To je důležitý rozdíl. Velmi dlouhá hodnota životnosti nemusí znamenat, že výrobce provozoval konkrétní LED nepřetržitě po celou deklarovanou dobu. Část dlouhodobého výsledku může být projekcí založenou na standardizovaných naměřených datech.

Pro celé LED lampy a svítidla existují také další metodiky, protože samotný LED čip nebo modul není jedinou součástí osvětlovacího systému.

Jak životnost LED ovlivňuje teplota?

Teplota patří mezi nejdůležitější faktory dlouhodobé životnosti LED.

LED sice přeměňuje elektrickou energii na světlo výrazně účinněji než klasická žárovka, ale část příkonu se stále mění na teplo.

Pokud se teplo z LED čipu nedokáže účinně odvádět, zvyšuje se teplota polovodičového přechodu a dlouhodobá degradace se může urychlit.

Proto je součástí kvalitního LED svítidla také dobře navržený tepelný management.

Jak životnost ovlivňuje proud LED?

Dalším důležitým parametrem je pracovní proud LED.

Vyšší proud může z jednoho LED čipu získat vyšší světelný tok, ale zároveň zvyšuje:

• elektrický příkon,
• tepelné zatížení,
• teplotu polovodičového přechodu,
• a nároky na chlazení.

Proto výrobci LED modulů často uvádějí rozdílné hodnoty zachování světelného toku pro různé kombinace:

• pracovního proudu,
• a teploty modulu.

Jak životnost ovlivňuje LED driver?

LED driver vytváří elektrické podmínky, ve kterých LED modul pracuje.

U výkonových modulů jde zpravidla o zdroj konstantního proudu, který udržuje stanovený proud procházející LED.

Na dlouhodobou spolehlivost systému mají vliv například:

• přesnost výstupního proudu,
• provozní teplota driveru,
• kvalita elektronických součástek,
• ochrana proti neobvyklým provozním stavům,
• a celkový návrh elektroniky.

Příliš vysoký proud nebo nevhodné provozní podmínky mohou LED dlouhodobě zbytečně namáhat.

Životnost LED není automaticky životnost celého svítidla

Tohle je při porovnávání svítidel velmi důležité.

LED svítidlo není tvořené pouze LED čipem. Obsahuje například:

• LED modul,
• LED driver,
• svorky a elektrické spoje,
• optické prvky,
• difuzor,
• mechanické části,
• a případně řídicí elektroniku.

Údaj L70B50 pro LED modul proto automaticky neznamená, že každá ostatní součást celého svítidla má stejnou statistickou životnost.

Kvalita kompletního svítidla proto závisí na správné kombinaci LED, driveru, chlazení a všech ostatních komponentů.

Co znamená údaj například 72 000 hodin?

Pokud je v technických parametrech uvedeno:

nejde o časovač, po jehož uplynutí světlo přestane fungovat.

Údaj vyjadřuje, že podle stanovené metodiky a provozních podmínek je medián užitečné životnosti vzhledem k hranici 70 % světelného toku delší než 72 000 provozních hodin.

Jinými slovy: po této době má nejméně polovina sledované populace stále dosahovat alespoň 70 % původního světelného toku.

Konkrétní svítidlo přitom může:

• svítit výrazně déle,
• zachovávat více než 70 % světelného toku,
• nebo naopak některá jeho součást může selhat dříve.

Jde o statistický a světelně-technický údaj, nikoliv záruku přesného okamžiku poruchy konkrétního kusu.

Životnost LED ve svítidlech lampax

U současných hlavních svítidel lampax uvádíme v technických parametrech dobu životnosti:

Tuto hodnotu najdete například u stropních svítidel BLOKK 60×60 nebo TURNN 60.

Pro dlouhodobý provoz je důležité nejen použití kvalitních LED, ale také:

• správně zvolený pracovní proud,
• dobré odvádění tepla,
• kvalitní LED modul,
• a kvalitní LED driver.

Proto se při návrhu svítidla snažíme LED komponenty provozovat v podmínkách, které odpovídají jejich konstrukci a dlouhodobému použití.

Podrobnější praktický rozbor najdete také v článku Co je doba životnosti LED?.