LED の光減衰とは、時間の経過とともに LED の光束 (明るさ) が徐々に低下することを指し、これが LED の有効寿命を決定する主な要因となります。突然故障する従来の電球とは異なり、LED は通常、光出力が使用できなくなるまで調光することで「寿命」を迎えます。以下は、そのメカニズム、影響要因、および測定の詳細な分析です。
1. LEDの光減衰の原因
チップの劣化: LED チップの半導体材料 (GaN など) は高温下で劣化し、エレクトロルミネッセンス効率が低下します。白色 LED の青色光チップは、他の色よりも早く劣化します。-
蛍光体の老化：白色LEDは青色チップ+黄色蛍光体を使用しています。蛍光体は熱や紫外線にさらされると劣化し、変換効率が低下し、色の変化（黄色や青-の色合いなど）を引き起こします。
封止材の破損:
エポキシ樹脂は紫外線により黄色くなり、光出力が妨げられます。
シリコーンのカプセル化は UV に耐性がありますが、微細孔が発生する可能性があり、青色光が漏れて色温度が上昇します。
硫化物環境 (工業地域など) は LED 内の銀と反応し、黒色の Ag₂S を形成し、光を遮断します。
駆動回路の問題: 過電流または電圧スパイクはチップの過熱を加速し、急速な減衰の原因となります。
2. 光減衰に影響を与える主な要因
ジャンクション温度 (Tj):
核心要素！ Tj が 10 ～ 15 度上昇するごとに、減衰率は 2 倍になります。
例:
Tj=105 度では、明るさは約 10,000 時間で 70% (L70) に低下します。
Tj=65 度では、L70 は約 90,000 時間に延長されます。
駆動電流:
Higher currents (e.g., >20mA for low-power LEDs) increase heat generation. Reducing current from 20mA to 14mA can lower decay by >15% .
熱管理:
Poor heat dissipation (e.g., enclosed fixtures) traps heat, raising Tj. Spacing LEDs >25mm は熱クロストークを低減します。
材質の品質:
Low-quality encapsulation (e.g., Class D epoxy) causes >70% decay in 1,000 hours, while Class A silicone maintains >94%の明るさ。
3. 寿命の測定と定義
L70スタンダード: 業界では、「寿命終了」を 30% の明るさの損失と定義しています。例えば：
エナジースターL70 35,000 時間以上 (6,000 時間で 94.1% 以上の明るさ) が必要です。
試験方法:
老化の加速: 高温テスト (例: 85 度 / 相対湿度 85%) は、数週間で数年間の劣化をシミュレートします。
ジャンクション温度の推定：動作時の電圧降下（ΔV）を測定します。 Cree LED の場合、ΔV=4mV/度。たとえば、ΔV=0.3V は Tj≈95 度を意味します。
4. 現実世界と理論上の寿命の比較
ラボの主張: メーカーは 50,000 ～ 100,000 時間を挙げていますが、これは環境ストレス要因を無視しています。
実績:
屋内用LED: 高品質の製品は 25,000 ～ 50,000 時間で L70 に達します。
屋外用LED: ほこり、紫外線、熱サイクルにより寿命が 15,000 ～ 30,000 時間に短縮されます。
低コストの LED-: 材質が悪いため、1,000 時間以内に 30 ～ 50% 劣化する可能性があります。
5. 緩和戦略
熱設計: アルミニウム基板、ヒートシンクを使用し、密閉された器具を避けてください。
材料の選択: シリコン カプセル化と耐硫黄性を選択してください。-
ドライブの最適化: 定電流ドライバ (例: 15 ～ 18mA) が過電流を防ぎます。-
環境制御: 高密度アレイでの換気または受動的冷却。-
LED の光の減衰は避けられませんが、管理可能です。ジャンクション温度は主要な制御可能な要素です。Tj を 75 度以下に維持すると、使用可能な寿命が 50,000 時間を超えて延びます。 LED に優先順位を付ける認定テストによる L70 データ熱管理が不十分な超安価なオプションは避けてください。{0}過酷な環境（街路灯など）では、堅牢なヒートシンクを備えたシリコンでカプセル化された LED が最高の寿命を実現します。詳細については、次のサイトをご覧ください。-http://www.benweilight.com
