El Departamento de Energía de EE.UU (DOE) ha presentado un nuevo informe, el tercero de una serie sobre la robustez de los drivers LED, que resume los hallazgos obtenidos de las extensas pruebas de estrés acelerado realizadas a estos componentes. Los resultados confirman la efectividad de estos métodos de estrés acelerado – Accelerated Stress Testing (AST) – para investigar los mecanismos de fallo del driver y proporcionar métodos específicos que puedan mejorar la fiabilidad de los driver LED.
Los driver utilizados para alimentar lámparas y luminarias LED son dispositivos complejos que comprenden múltiples circuitos eléctricos, cada uno diseñado para un propósito específicos, y que constituyen un elemento crucial ya que es el elemento encargado de convertir la electricidad entrante para que sea compatible con el LED. Los lugares donde es más común que se produzca un fallo en los dispositivos de iluminación LED son los condensadores y transistores de estos drivers. Si bien la comprensión de los modos de fallo del LED, como la depreciación del flujo luminoso y los cambios de cromaticidad, ha aumentado de forma considerable en los últimos cinco años, todavía hay mucha incertidumbre sobre los mecanismos de fallo de los driver LED, ya que se pueden producir de muchas maneras diferentes. Los ensayos de estrés acelerado (AST) son una manera de estudiar estos mecanismo de fallo operando bajo condiciones extremas; en este caso, se utilizó una ambiente de alta temperatura y alta humedad de 75ºC y 75% de humedad relativa (ambiente 75/75)
En estas condiciones se ensayaron 11 drivers LED de dos etapas que se utilizan para operar el tipo más común de luminarias empotradas utilizadas en oficinas o similar. La función principal de un driver LED es convertir de forma eficiente la energía de la red eléctrica (generalmente corriente alterna) en una forma que pueda ser manejada por los LED. La conversión de energía se logra a través de una serie de circuitos que convierten la corriente alterna de la red eléctrica en una corriente continua intermedia, que luego se convierte en la forma de onda adecuada para operar los LED. Se necesitan circuitos electrónicos adicionales para proporcionar la supresión de interferencias electromagnéticas, la corrección del factor de potencia, así como otras funciones que permita cumplir con todas las regulaciones asociadas con este tipo de componentes. Este conversión de energía se puede lograr utilizando al menos dos etapas distintas en el controlador: En la etapa 1 se convierte la electricidad de corriente alterna a corriente continua y se proporciona una corrección del factor de potencia, así como una supresión de interferencias electromagnéticas, mientras que en la etapa 2 convierte esta corriente eléctrica continua intermedia en una forma de onda adecuada para impulsar la carga del LED de manera eficiente.
De los 11 drivers probados en este último estudio, siete (64%) fallaron en menos de 4,800 horas, con tiempos de fallo que van desde las 1.250 h hasta las 4.554 h. Algunos de los drivers de los ensayos iniciales todavía siguen operando a casi plena capacidad después de 6.000 a 7.500 horas en este ambiente extremo 75/75. Todos los drivers estudiados en estas condiciones de ensayo sobrevivieron durante al menos 1.000 horas, lo que demuestra la robustez de los drivers para iluminación LED.
El modo de fallo más común encontrado entre los dispositivos sometidos a estas condiciones fue la falla de los circuitos de la Etapa 1 encargado de proporcionar los voltajes adecuados que permitan accionar los circuitos de accionamiento del LED en la Etapa 2. A menudo, las falla de los circuitos de la Etapa 1 involucraba a los condensadores de filtro utilizados para la supresión de las inferencias electromagnéticas y la corrección del factor de potencia. La degradación de estos circuitos se pueden detectar antes de que se produzca el fallo al monitorizar las propiedades eléctricas del driver, como por ejemplo el factor de potencia y la corriente de entrada.
Los cambios fotométricos en las cargas LED conectadas a los driver LED también proporcionan información útil sobre el estado del driver. En particular, el comportamiento del flicker fotométrico de los LED está controlado por la forma de onda que el driver genera por lo circuitos electrónicos de la Etapa 2. Estas formas de onda se pueden alterar por la degradación de los componentes del circuito (por ejemplo, condensadores o transistores MOSFET) que forman el corazón de la Etapa 2. Un examen detallado de la forma de onda del flicker fotométrico producido por el driver proporciona una forma de monitorizar la degradación de su electrónica antes de que ocurra la falla del dispositivo. Toda esta información puede ser muy útil para predecir el estado de los driver, así como para el desarrollo de futuras investigaciones encaminadas a reducir el impacto de la fallos de electrónica en la fiabilidad de los dispositivos LED.
Además, los hallazgos confirman la efectividad de los ensayos de estrés acelerado como el método principal para investigar los mecanismos de fallo de los driver, el impacto de estos drivers en la fiabilidad de los sistemas LED, y la energía consumida por el driver durante su vida útil. Los resultados también proporcionan una indicación de varios métodos específicos que pueden mejorar la fiabilidad de los driver LED. Mejorar el rendimiento de estos dispositivos, a través de nuevos diseños o una selección de componentes mejorados, debería proporcionar ganancias adicionales para incrementar aún más la robustez de los driver LED.
Puede consultar el informe completo en el siguiente enlace:
