Systemowe podejście do analizy niezawodności infrastrukturalnych opraw LED

• Autorzy: Hebda Olena

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.08.11

Warianty tytułu

EN

The systematic approach of an infrastructure luminaire reliability estimation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z najbardziej podstawowych czynników decydujących o wyborze źródła światła jest trwałość. W artykule przedstawiono systemowe podejście do oceny trwałości oprawy infrastrukturalnej. Opisano najbardziej krytyczne elementy oprawy oraz mechanizmy uszkodzenia, które najczęściej spotykane.

EN

One of the most basic decision factors for light source selection is lifetime. The systematic approach of an infrastructure luminaire reliability estimation is presented in the article. The most critical elements and the most common fault modes are described.

Słowa kluczowe

PL

oprawa LED; niezawodność; dioda LED; zasilacz

EN

LED luminaire; reliability; LED diode; LED driver

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 8
• Strony: 57--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 48 poz., rys.

Twórcy

autor

Hebda Olena

• LUG Light Factory Sp. z o.o, Dywizja Badawczo-Rozwojowa, ul. Gorzowska 11, 65-127 Zielona Góra

• https://orcid.org/0000-0002-1549-2146

Bibliografia

• [1] Guarnieri M., The Rise of Light, ICOHTEC/IEEE International History of High-Technologies and their Socio-Cultural Contexts Conference (HISTELCON) (2015), 1-14.
• [2] Guarnieri M., An Historical Survey on Light Technologies, IEEE Access, vol. 6 (2018), 25881-25897.
• [3] Weisbuch Cl., Historical perspective on the physics of artificial lighting, Comptes Rendus Physique, vol. 19 (2018), issue 3, 89-112.
• [4] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE z dnia 21 października 2009 r. ustanawiająca ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów związanych z energią (Dz. Urz.UE L 285 z 31.10.2009, str. z późn. zm.).
• [5] Rozporządzenie Komisji (UE) 2019/2020 z dnia 1 października2019 r. ustanawiające wymogi dotyczące ekoprojektu dla źródeł światła i oddzielnego osprzętu sterującego na podstawie dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE oraz uchylające rozporządzenia Komisji (WE) nr 244/2009, (WE) nr245/2009 i (UE) nr 1194/2012.
• [6] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2011/65/UE z dnia 8 czerwca 2011 r. w sprawie ograniczenia stosowania niektórych niebezpiecznych substancji w sprzęcie elektrycznym i elektronicznym (Dz. Urz.UE L 174 z 01.07.2011, str.88, z późn. zm.).
• [7] PN-EN 60812:2009 Techniki analizy nieuszkadzalności systemów Procedura analizy rodzajów i skutków uszkodzeń (FMEA).
• [8] BIOT Sp. z o.o., https://biotcloud.com/en/hardware/ data dostępu: 19.01.2022.
• [9] Lan S., Ming Tan Ch., Wu K., Reliability study of LED driver – A case study of black box testing, Microelectronics Reliability, Vol. 52 (2012), Issues 9–10, 1940-1944.
• [10] Moon-Hwan Chang, Diganta Das, Varde P.V., Pecht M., Light emitting diodes reliability review. Microelectronics Reliability vol. 52 (2012), Issue 5, 762-782.
• [11] Chen Zhaohui, Zhang Qin, Wang Kai, Luo Xiaobing, Liu ShengReliability test and failure analysis of high power LED package, Journal of Semiconductors, vol. 32, Nr. 1 (2011).
• [12] Niu H., Wang S., Ye X., Wang H., Blaabjerg F., Lifetime prediction of aluminum electrolytic capacitors in LED drivers considering parameter shifts, Microelectronics Reliability, vol. 88–90 (September 2018), 453-457.
• [13] Guoguang Lu; Shaohua Yang; Yun Huang, Analysis on failure modes and mechanisms of LED., 2009 8th International Conference on Reliability, Maintainability and Safety, July 2009, Chengdu, China, 20-24.
• [14] Hongyu Tang, Yang D. G., Zhang G. Q., Fengze Hou, Miao Cai, Zaifu Cui, Multi-physics simulation and reliability analysis for LED luminaires under step stress accelerated degradation test, 2012 13th International Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems, 2012, 1/5-5/5.
• [15] Villanueva Ignacio, Lázaro Isidro, Anzurez Juan, Reliability analysis of LED-based electronic devices, International Meeting of Electrical Engineering Research ENIINVIE-2012, Procedia Engineering 35 (2012), 260–269.
• [16] W. Tian et al., Test procedure of indoor lighting LED luminaires based on step-stress accelerated degradation test, 2015 16th International Conference on Electronic Packaging Technology (ICEPT), 2015, 793-798.
• [17] J. Lynn Davis, Michael Lamvik, James Bittle, Sarah Shepherd, Robert Yaga, Nick Baldasaro, Eric Solano, Georgiy Bobashev, Insights into accelerated aging of SSL luminaires, Proc. SPIE 8835, LED-based Illumination Systems, 88350L 30 September 2013.
• [18] Shailesh K, Kurian C, Kini S. Understanding the reliability of LED luminaires. Lighting Research & Technology, 50(8) (2018), 1179-1197.
• [19] Report Hammer Testing Findings for Solid-State Lighting Luminaires. LED Systems Reliability Consortium and the U.S. Department of Energy, December 2013.
• [20] Van Driel W.D., Evertz F.E., Zaal J.J.M., Nápoles O.M., Yuan C.A. An Introduction to System Reliability for Solid-State Lighting. In: van Driel W., Fan X. (eds) Solid State Lighting Reliability. Solid State Lighting Technology and Application Series, vol 1. Springer, New York, NY (2013).
• [21] Military Handbook Reliability Prediction of Electronic Equipment 217 F.
• [22] Solder-Point Temperature Measurement of XLamp® LEDs, https://cree-led.com/media/documents/Solder_Point_Temp.pdf, data dostępu:30.01.2022.
• [23] Cree LED Components IES LM-80-2008 Testing Results Revision: 76 (January 17, 2022), https://creeled.com/media/documents/LM80_Results.pdf, data dostępu: 30.01.2022.
• [24] Duris S8 White ( CCT 2200 K – 6500 K) ANSI/IES LM-80-15 Test report No. 200120W7
• [25] XLamp® LEDs Chemical Compatibility, https://creeled.com/media/documents/XLamp_Chemical_Comp.pdf, data dostępu:30.01.2022.
• [26] Chemical compatibility of LEDs Application Note No. AN122 Osram.
• [27] LUXEON Rebel Plaform Assembly and Handling Information, https://lumileds.com/wp-content/uploads/files/AB32.pdf, data dostępu: 30.01.2022.
• [28] Kloosterman J., Kregting R., Erinc M., van Driel W.D. (2013) Solder Joint Reliability in Solid-State Lighting Applications. In: van Driel W., Fan X. (eds) Solid State Lighting Reliability. Solid State Lighting Technology and Application Series, vol 1. Springer, New York, NY.
• [29] K. Bukat, H. Hackiewicz Lutowanie bezołowiowe, wydawnictwo BTC, Warszawa 2007.
• [30] A Guide to Lead-free Solders. Physical Metallurgy and Reliability, Werner Engelmaier, Springer – Verlag London Limited, 2007.
• [31] IPC-SM-785 Guidelances for Accelerated Reliability Testing of Surface mount Solder Attachments.
• [32] IPC-9701A Performance Test Methods and qualification Requirements for surface Mount solder Attachments.
• [33] Zhang J., Zhang G.Q. Advances in LED Solder Joint Reliability Testing and Prediction. In: van Driel W., Fan X., Zhang G. (eds) Solid State Lighting Reliability Part 2. Solid State Lighting Technology and Application Series, vol 3. (2018), Springer, Cham.
• [34] Pang H.M, Pong M. H. Bryan A life prediction scheme for electrolytic capasitors in power converters without current sensor, The 25th Annual IEEE Applied Power Electronics conference and Exposition (APEC 2010), Palm Springs, CA,. 21 – 25 Febryary 2010. In Proceedings of the 25th APEC, 2010, 973–979.
• [35] Aluminium electrolytic capacitors cat. No. E1001V 2021 Nippon-Chemicon, https://www.chemicon.co.jp/products/relatedfiles/capacitor/catalog/al-all-e.pdf,data dostępu: 03.02.2022.
• [36] Electrolytic Capacitor Lifetime Estimation , A. Albertsen,Jianghai Europe Electronic Components GmbH https://jianghai-europe.com/wp-content/uploads/Jianghai-Europe-E-Cap-Lifetime-Estimation-long-AAL-2018-09-18.pdf dostęp: 03.02.2022.
• [37] Wang H., Blaabjerg F., Reliability of Capacitors for DC-Link Applications in Power Electronic Converters—An Overview, in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 50, no. 5, 3569-3578, Sept.-Oct. 2014.
• [38] Dasgupta A., Sinha K., Herzberger J. Reliability Engineering for Driver Electronics in Solid-State Lighting Products. In: van Driel W., Fan X. (eds) Solid State Lighting Reliability. Solid State Lighting Technology and Application Series, vol 1. Springer, New York, NY(2013).
• [39] Górczewska M., Skrzypczak P., Czyżewski D. Współczynnik utrzymaniaw oświetleniu dróg oprawami led, Poznan university of technology academic journals. Electrical Engineering No 92, (2017), str. 251-259.
• [40] Lewandowski W., Wilczyński A., Kramarski S., Szajdecki A.,Awramik R., Zgłoszenie patentowe EPO nr. 18460077.3 Zasilacz impulsowy.
• [41] Sun B., Fan X., van Driel W.D., Zhang G.Q. Reliability Prediction of Integrated LED Lamps with Electrolytic Capacitor-Less LED Drivers. In: van Driel W., Fan X., Zhang G. (eds) Solid State Lighting Reliability Part 2. Solid State Lighting Technology and Application Series, vol 3. Springer (2018).
• [42] Fang P., Sheng B., Webb S., Zhang Y., Liu Y. -F., LED Driver Achieves Electrolytic Capacitor-Less and Flicker-Free Operation With an Energy Buffer Unit, in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 34, no. 7, pp. 6777-6793, July 2019.
• [43] Wang, S; Ruan, XB; Yao, K; Tan, SC; Yang, Y; Ye, ZH A flicker-free electrolytic capacitor-less AC-DC LED drive, IEEE Transactions on Power Electronics, v. 27 n. 11, (2012), p. 4540-4548.
• [44] MIL – Hdbk -217F Realibility prediction of electronic equipment, 1995.
• [45] Reliability Prediction Procedure electronic equipment Special Report SR -332, Isue 4, March 2016, Telcordia.
• [46] Agbemuko A., van Meurs J., van Driel W.D. Lightning Effects on LED-Based Luminaires. In: van Driel W., Fan X., Zhang G. (eds) Solid State Lighting Reliability Part 2. Solid State Lighting Technology and Application Series, vol 3. Springer (2018).
• [47] Sobczak M. Jakość oprogramowania. Podręcznik dla profesjonalistów. Helion, 2020.
• [48] Schenkelaars D., van Driel W.D., Duijve R. The Next Frontier: Reliability of Complex Systems. In: van Driel W., Fan X., ZhangG. (eds) Solid State Lighting Reliability Part 2. Solid State Lighting Technology and Application Series, vol 3. Springer (2018).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).