Osvetlenie verejných, kancelárskych a komerčných priestorov

PALCO IT, s.r.o. - Osvetľovacia technológia LED vytvorená na Slovensku s kvalitou zodpovedajúcou európskemu štandardu.

PALCO IT, s.r.o. | Priemyselné technológie | Príspevky | Posúdenie kalkulovanej životnosti

Posúdenie kalkulovanej životnosti

Najprv poznamenávam, že technická životnosť elektronických zariadení nemá vzájomný vzťah s technickou životnosťou zariadení ako sú napríklad zdroje svetla s volfrámovým vláknom, alebo výbojové zdroje svetla. Zdroje svetla majú determinované obmedzenú technickú životnosť, kde sa dá v „úzkom“ rozdiele rozsahu predpokladať doba „totálnej“ poruchy zdroja svetla. Tento rozsah v praxi nepresahuje oktávu (2-násobok) doby technickej životnosti klasických zdrojov svetla. Elektronické zariadenie LED modul krúžok 10W, pozostáva z dvoch modulov: LED predradník a LED modul na ktoré je potrebné uplatniť 2 rôzne úvahy kalkulovanej technickej životnosti zariadenia so spoločnými predikciami uplatňovanými na polovodičové elektronické zariadenia. Jeden z modulov je LED zdroj svetla, na ktorý sa hodí predikcia kalkulovanej technickej životnosti podobná ako pre polovodičové elektronické zariadenia. Kalkulovaná technická životnosť elektronických zariadení (Design Lifetime) sa odvádza zo spoľahlivosti použitých komponentov a pracovných podmienok v akých sa zariadenie prevádzkuje. Keďže spoľahlivosť komponentov a celého zariadenia úzko súvisí so štatistický náhodnými fyzikálnymi udalosťami pri elektronických zariadeniach ako extrémne prudké zmeny teplôt, prepätia v sieťovom rozvode, elektrostatické výboje vplyvom počasia, extrémna vlhkosť prípadne voda, nekonvenčné radiačné žiarenie alebo poruchy elektromagnetického vlnenia, surges, discharges, kalkulovaná technická životnosť je dostatočne presne prediktívna pri dodržaní technických špecifikácií všetkých komponentov zariadenia, ako aj zariadenia samotného a taktiež pri dodržaní pracovných podmienok pri prevádzke zariadenia. Ak sú dodržané všetky technické špecifikácie a pracovné podmienky pre zariadenie, môžeme predpokladať, že intenzita porúch zariadenia má typickú charakteristiku, kedy najvyššia intenzita porúch je na počiatku používania zariadenia zhruba do cca radovo 100-ky hodín a taktiež na konci technickej životnosti. Takmer konštantnú veľmi nízku intenzitu porúch môžeme charakterizovať medzi vyššie spomenutými periódami, nazývame ju užitočná životnosť (Useful Life). Spoľahlivosť nazývame pravdepodobnosť, že elektronické zariadenie uspokojivo pracuje pod špecifikovanými technickými podmienkami po určitú časovú periódu. Spoľahlivosť vyjadrujem číslom v od 0 až 1. Intenzita porúch λ, ak matematický na ňu aplikujeme obrátenú hodnotu, dostaneme veľmi užitočný parameter. MTBF: stredná doba medzi poruchami, MTBF=1/λ tento parameter je v databázach výrobcov elektronických komponentov dlhodobo predikatívna a praktický testovaná prístupný a dá sa s ním pomerne presne kalkulovať aj pri použití kľúčových komponentoch. Tým sa dá určiť parameter MTBF celého zariadenia dostatočne presne. Väčšina polovodičových komponentov má o 2 až 4 rady vyšší parameter MTBF, ako niektoré pasívne komponenty, kde výrazne podstatne nízky parameter môžeme predpokladať pri elektrolytických kondenzátoroch. Ak máme takto odlišné komponenty v zariadení, môžme kalkulovať iba s parametrami MTBF pre elektrolytické kondenzátory, kedy nám vyjde zanedbateľný rozdiel parametra intenzity porúch celého zariadenia. Nedorozumenie je vyjadrenie, že parameter MTBF indikuje minimálny garantovaný čas medzi poruchami. Ak poruchy sa objavujú náhodne pri dodržaní technických špecifikácií a pracovných podmienok, potom spoľahlivosť zariadenia môžeme vyjadriť časovo exponenciálnou distribúciou R(t)=e(na)-λt. Dosadením parametra MTBF, dostaneme: R(t)=e-t/MTBF, ak teda zariadenie pracuje presne dobu, ktorá je rovná MTBF, potom nám vyjde spoľahlivosť zariadenia číslo 0,368. Tento výsledok sa dá praktický popísať dvomi spôsobmi: Ak jedno elektronické zariadenie pracuje po dobu MTBF, tak je pravdepodobnosť asi 37%, že sa nevyskytne počas celej doby prevádzky porucha. Alebo cca 63% pravdepodobnosť, že sa porucha vyskytne. Ak pracuje 100 rovnakých elektronických zariadení, potom je pravdepodobnosť, že dobu MTBF bez poruchy prekročí 37 zariadení zo 100.

LED modul krúžok 10W: pozostáva z 2 modulov, kde na LED predradník sa dá aplikovať výpočet MTBF, následne spoľahlivosť a užitočná technická životnosť.

LED predarník: obsahuje 3ks. elektrolytických kondenzátorov s parametrom MTBF 2000hodín pri ambientnej teplote 105°C a pri maximálnom zvlnenom prúde (ripple current – špecifikovaný v katalógu). Ďalej, znížený teplotný gradient o 10°C zdvojnásobuje parameter MTBF. Teda pri pracovnej teplote okolia do 35°C, bude parameter MTBF pre tieto komponenty 256000hodín. Tu je ešte rezerva v parametri ripple current, ktorý je približne polovičný. Polovodičové súčiastky majú o rád vyššie parametre MTBF 10x10^6, takže ich pri kalkulácií môžeme vynechať, 10% z hodnoty MTBF sa zvyčajne definuje ako parameter kalkulovaná technická životnosť elektronického zariadenia Design Lifetime. Pre náš predradník predstavuje dobu 25600hodín a predstavuje 9% pravdepodobnosť porúch do tejto doby, alebo 91% spoľahlivosť do tejto doby. Teda je pravdepodobnosť, že do doby 25600hodín vznikne porucha pri 9% predradníkov z celého počtu pracujúcich aplikovaných predradníkov. Pri zahrnutí úvahy ďalších parametrov aj spomenutý ripple current, 90% spoľahlivosti dostaneme že kalkulovaná doba životnosti PSI 6V je 32000hodín.

LED modul DurisE5: obsahuje 35ks. LED diód Osram DurisE5. Pre LED diódy výrobcovia zadeklarovali životnosť, podľa nasledujúceho princípu: aká je pracovná doba LED diódy pri nominálnom katalógovom budiacom prúde a pri teplote čipu junction 85°C, kedy svetelný tok klesne na 70% hodnoty z inicializačného pri dobe=0 svetelného toku. Tento parameter má názov LM70 (Life Maintenance 70%) a hodnotu 50000hodín. Túto hodnotu môžeme zistiť takmer u každého výrobcu LED, niektorí majú aj vylepšený parameter LM80 napr. Osram DurisP5 zrejme vďaka zlatému reflektoru na čipe, ktorý oproti striebru nekoroduje. Z toho vyplýva, že modul LED DurisE5 krúžok má parameter: LM70=50000hodín. Aj to s veľkou rezervou, keďže je budený 60% prúdom a teplotný gradient od ambientu k čipu nepresahuje 35°K.