A confiabilidade e a durabilidade do LED dependem diretamente da sua temperatura de operação, ou seja, da temperatura da junção do semicondutor (Tj) quando o componente está energizado.
Uma convenção adotada na indústria é indicar o tempo de vida útil do LED como sendo o número de horas de funcionamento necessárias para que a intensidade inicial de luz emitida seja reduzida a um nível perceptível ao olho humano, que comece a afetar a iluminação do ambiente, inicialmente dentro dos níveis exigidos ao seu propósito. Na prática, esse "nível de corte" é de 70%, ou seja, quando a intensidade de luz entregue pelo LED cai de 100% para 70%, essa degradação de luz será notável ao olho humano.
Diferente de uma lâmpada de filamento, o LED não "queima" de uma vez, deixando de emitir luz repentinamente, mas vai perdendo sua capacidade inicial. Assim, de acordo com a aplicação, uma redução a 70% da intensidade inicial pode indicar necessidade de reposição em aplicações mais críticas ou exigentes, enquanto que em outras pode ser aceitável uma redução de até 50%.
O nível de 70% é indicado na literatura técnica como L70 e para 50% usa-se L50, onde a letra L lembra a palavra Lúmens (medida de fluxo luminoso da fonte). Então:
L70 = tempo no qual a intensidade é 70% da máxima
L50 = tempo no qual a intensidade é 50% da máxima
Os gráficos abaixo mostram a degradação de um LED de 1W da Edison - séries A/R/C. A nomenclatura B50 representa que os dados se repetiram em mais de 50% do total de LEDs ensaiados.
Note
que um mesmo LED de 1W pode ter um tempo de vida útil (L70) de 60.000
horas (com Tj = 70°C) ou menos de 30.000 horas (com Tj de 90°C).
Por isso, o uso de um sistema de dissipação de calor bem dimensionado, levando em consideração a temperatura do ambiente onde o LED será instalado, faz muita diferença.
A temperatura da junção é sempre mais alta que a temperatura do terminal do LED, uma vez que a condução do calor não acontece de forma ideal entre esses dois níveis, devido às propriedades dos materiais que formam o componente, espessuras e áreas envolvidas, etc.
Nesse LED que tomamos como exemplo, a temperatura da junção estará por volta de 12 a 15°C acima da temperatura do terminal do LED, pois a resistência térmica entre esses dois pontos é algo em torno de 11 °C/W.
Com corrente de 350 mA, a tensão do LED será de aproximadamente 3,3V, o que resulta em uma potência de 1,155W.
Assim, se o LED montado no dissipador tem uma temperatura no terminal de 70°C, a temperatura da junção será de: Tj = 70 + 1,155 x 11 = 82,71°C.
Podemos dizer então que, se queremos um tempo de vida útil de 40.000 horas para esse LED de 1W, precisamos garantir que a temperatura no terminal do LED nunca ultrapasse 70 °C.
Por isso, o uso de um sistema de dissipação de calor bem dimensionado, levando em consideração a temperatura do ambiente onde o LED será instalado, faz muita diferença.
A temperatura da junção é sempre mais alta que a temperatura do terminal do LED, uma vez que a condução do calor não acontece de forma ideal entre esses dois níveis, devido às propriedades dos materiais que formam o componente, espessuras e áreas envolvidas, etc.
Nesse LED que tomamos como exemplo, a temperatura da junção estará por volta de 12 a 15°C acima da temperatura do terminal do LED, pois a resistência térmica entre esses dois pontos é algo em torno de 11 °C/W.
Com corrente de 350 mA, a tensão do LED será de aproximadamente 3,3V, o que resulta em uma potência de 1,155W.
Assim, se o LED montado no dissipador tem uma temperatura no terminal de 70°C, a temperatura da junção será de: Tj = 70 + 1,155 x 11 = 82,71°C.
Podemos dizer então que, se queremos um tempo de vida útil de 40.000 horas para esse LED de 1W, precisamos garantir que a temperatura no terminal do LED nunca ultrapasse 70 °C.
Nota: artigo publicado pela primeira vez no portal LEDTek
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