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.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ определения деградации фитооблучателя на основе квазимонохроматических светодиодов и система для его осуществления | 2019 |
|
RU2721665C1 |
СПОСОБ ОТБРАКОВКИ МОЩНЫХ СВЕТОДИОДОВ НА ОСНОВЕ InGaN/GaN | 2013 |
|
RU2523105C1 |
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКАМИ СВЕТА | 2022 |
|
RU2803418C1 |
ВОЗБУЖДЕНИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА | 2015 |
|
RU2707876C2 |
Световой прибор | 2012 |
|
RU2628014C2 |
СВЕТОВОЙ ПРИБОР С ПОВЫШЕННОЙ СВЕТОВОЙ ОТДАЧЕЙ НА ОСНОВЕ СВЕТОДИОДОВ | 2008 |
|
RU2378565C1 |
СВЕТИЛЬНИК СО СТАБИЛИЗИРОВАННЫМ СВЕТОВЫМ ПОТОКОМ НА ПРОТЯЖЕНИИ ВСЕГО СРОКА СЛУЖБЫ | 2019 |
|
RU2732856C1 |
Способ привлечения гидробионтов, положительно реагирующих на свет | 2019 |
|
RU2710988C1 |
СПОСОБ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ СВЕТА, ГЕНЕРИРУЕМОГО СВЕТОДИОДНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ОСВЕЩЕНИЯ, НА ФУНКЦИИ НЕЙТРОФИЛЬНЫХ ГРАНУЛОЦИТОВ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ | 2013 |
|
RU2545871C1 |
СВЕТОВОЙ ПРИБОР | 2011 |
|
RU2453012C1 |
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.
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.
Прибор для нагревания перетягиваемых бандажей подвижного состава | 1917 |
|
SU15A1 |
Прибор для запора стрелок | 1921 |
|
SU167A1 |
Паровоз для отопления неспекающейся каменноугольной мелочью | 1916 |
|
SU14A1 |
СОЛДАТКИН В.С | |||
РЯПОЛОВА Ю.В., АФОНИН К.Н | |||
и др., "АНАЛИЗ СРОКА СЛУЖБЫ СВЕТОДИОДНЫХ ИЗЛУЧАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ", ДОКЛАДЫ ТУСУРа, номер 3(37), 2015, с.55-61 | |||
СПОСОБ ОТБРАКОВКИ МОЩНЫХ СВЕТОДИОДОВ НА ОСНОВЕ InGaN/GaN | 2013 |
|
RU2523105C1 |
US 20140049260 A1 20.02.2014 |
Авторы
Даты
2019-12-30—Публикация
2019-06-04—Подача