LED drivers. Betrouwbaarheid, levensduur en omgevingsvariabelen. Tom van Rossum 2 december 2014

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "LED drivers. Betrouwbaarheid, levensduur en omgevingsvariabelen. Tom van Rossum 2 december 2014"

Katrien Vink
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 LED drivers Betrouwbaarheid, levensduur en omgevingsvariabelen Tom van Rossum 2 december 2014

2 LED drivers Betrouwbaarheid en verwachte levensduur Testmethoden Mean Time Between Failure Demonstrated Mean Time Between Failure Omgevingsvariabelen

3 Temperatuur als omgevingsvariabele OUTDOOR LED DISPLAY Bij zonnig weer is meer licht nodig hogere uitsturing van de LED s meer warmte ontwikkeling in het display cabinet De omgevingstemperatuur is bij zonnig weer toch al hoger

van de LED s meer warmte ontwikkeling in het display

4 Trilling als omgevingsvariabele QUAD bike LED light bar

5 Betrouwbaarheid en verwachte levensduur Betrouwbaarheid geeft aan dat een product lange tijd blijft voldoen aan de gebruikseisen Afhankelijk van condities en omstandigheden; temperatuur, vochtigheid, trillingen en belasting Levensduur is de verwachte tijdsperiode dat een product blijft voldoen aan de gebruikseisen onder normale condities

omstandigheden; temperatuur, vochtigheid, trillingen en belasting Levensduur is de

6 Betrouwbaarheid testen De volgende testen worden door de fabrikant uitgevoerd; Omgevingstest Mechanische testen : schokken, trillingen en valsnelheid Thermische schoktest en tracing Stress test

7 Klimatologische test Hoge temperatuur met 100% belasting Overbelasting Lage temp. opstarten Hoge temperatuur met hoge vochtigheid Temperatuurbeveiliging Veroudering

8 Mechanische test schokken / trillingen Test condition: Sine Wave Frequency : 10 Hz ~ 500 Hz Sweep Time : 10 min/sweep cycle Acceleration : 2G~5G, Orientation: X.Y.Z Test Time: 1 hour in each axis Sample Condition :1 Set 1 Carton (Packed) Test condition: RANDOM Waveform : RANDOM (unit G2/Hz or GRMS Frequency : 5Hz / 0.01g /Hz 20Hz / 0.02g /Hz 500Hz / 0.02g /Hz Orientation: X.Y.Z Test Time: 1 hour in each axis Sample Condition :1 Set 1 Carton (Packed)

Z Test Time: 1 hour in each axis Sample Condition :1 Set 1 Carton (Packed) Test condition: RANDOM Waveform :

9 Mechanische test schokken / trillingen

10 Mechanische test - valsnelheid

11 Thermische schoktest

12 Tracing

13 Stress test Duur test Het testen van de stabiliteit van de voeding Verzwaarde condities; testen met hoge belasting / temperatuur Waar liggen de grenzen?

14 Stress test

15 Testen / conclusie Testen vinden plaats onder extreme condities om een hoge betrouwbaarheid te garanderen De testen van de fabrikant moeten alle mogelijke situaties nabootsen Deze zijn bepalend voor het uiteindelijke ontwerp van het product Dit is de bevestiging dat het product voldoet aan richtlijnen

mogelijke situaties nabootsen Deze zijn bepalend voor het uiteindelijke

16 MTBF De betrouwbaarheid van een compleet systeem is moeilijk te meten Van een component is wel de levensduur te voorspellen middels de MTBF We spreken dan over de gemiddelde tijd tussen 2 storingen De MTBF gaat uit van een toepassing onder normale omstandigheden Bij hoge temperatuur en overbelasting gaat deze waarde omlaag

over de gemiddelde tijd tussen 2 storingen De MTBF gaat uit van een toepassing

17 MTBF Mean Time Between Failures

18 MTBF rekenmodellen MIL-HDBK-217F Internationale Militaire en commerciële toepassingen de som van alle componenten bepaalt de waarde stress analyse Telcordia SR-332 / Bellcore Toepassingen in de Telecommunicatie Burn- in van componenten en laboratoriumtesten

waarde stress analyse Telcordia SR-332 / Bellcore Toepassingen

19 MTBF berekenen Levensduur van een apparaat is naar verwachting uur Dit over 27,6 maanden 24 uur/dag 7 dagen/week 356 dagen/jaar De MTBF van dit zelfde apparaat is hours 150 apparaten zijn in bedrijf gedurende uur. 50 stuks gaan het laatste uur defect MTBF = 150 x uur = uur voor alle apparaten / 50 = uur MTBF

zelfde apparaat is 60.000 hours 150 apparaten zijn in bedrijf gedurende 20.000 uur.

20 MTBF / temperatuur

21 MTBF Calculator

22 Wat als de MTBF niet goed genoeg is? Zorg voor een stabiele opstelling, voldoende ventilatie en belast niet maximaal Redundantie; Het dubbel uitvoeren van de installatie / componenten Status monitoren Gemiddelde reparatietijd verkorten MTBF/MTBF+MTTR

23 Mean Time Between Failures (conclusie) MTBF is niet hetzelfde als betrouwbaarheid In MTBF is geen slijtage van componenten opgenomen MTBF wordt berekend bij een fictieve temperatuur niet de werkelijke temperatuur MTBF wordt berekend bij een fictieve belasting niet de werkelijke belasting N.B.: Elke 10 graden temperatuur stijging leidt tot een ongeveer een halvering van de levensverwachting

24 DMTBF Demonstrated Mean Time Between Failure Temperatuur heeft de meeste invloed op betrouwbaarheid en levensduur Bij DMTBF worden hogere temperaturen gebruikt De methode met de hoogste voorspellende waarde om de levensduur te bepalen

25 Verwachte levensduur

26 Verwachte levensduur Burn-in van componenten voorkomt vroegtijdige uitval Afhankelijk van de fabrikant De tussentijdse uitval is in het algemeen laag Bepalend zijn de installatie en bedrijfsomstandigheden Wat veroorzaakt de uitval in het laatste stuk van de curve? Veroudering van de passieve componenten

27 Burn-in berekenen Gewenst is een MTBF van uur zonder uitval 10 samples, 40 C temperatuur Ta is de omgevingstemperatuur bij volledige belasting Totale gewenste burn-in tijd / bemonstering hoeveelheid = 7575 uur = 316 dagen

28 Condensator / levensduur De condensator is het meest kritieke component Belangrijkste parameters zijn - Temperatuur - Rimpelstroombelasting - Aansluitspanning Elke 10 C toename van de omgevingstemperatuur geeft een halvering van de levensduur Bedrijfstemperatuur van de condensator is hoger dan de omgevingstemperatuur Opm.: Elco s verouderen sneller als ze lang niet onder spanning staan

29 Condensator / levensduur

30 Conclusie MTBF volgens MIL-STD-217F is een betere benadering dan Telcordia SR- 332 De levensduur van de electrolytische condensator geeft een reële voorspelling omdat dit de zwakste component is. Kennis van de belangrijkste parameters (temp., rimpelstroombelasting, aansluitspanning) geven een goede schatting van de levensduur DMTBF is betrouwbare informatie om de levensduur te bepalen

31 De-rating De betrouwbaarheid is te verhogen door onder de maximale waarde van elk component te blijven die staat gespecificeerd. Te denken valt aan - spanning - stroom - temperatuur

32 De-rating van componenten

33 De-rating Power Supply Temperatuurbereik van -30 C tot 70 C De-rating vanaf 40 C - 50 C

34 Vochtigheid Relatieve vochtigheid van driver in bedrijf 20% ~ 90% RH Een verhouding die aangeeft hoeveel waterdamp lucht bevat ten opzichte van de maximale hoeveelheid waterdamp die de lucht kan bevatten. Opm.1: Een relatief vochtige omgeving maakt dat de kans op de statische elektriciteit afneemt. Opm.2: Vocht mag niet condenseren op de electronica Ingieten in hars

35 IP beschermingsklasse International Protection Rating volgens IEC e cijfer beschermingsgraad tegen aanraking en indringen van voorwerpen en stof 2 e cijfer geeft bescherming tegen water/vocht Opm.1: Voor buiten toepassingen is minimaal IP 65 nodig Opm.2: Gebruik buiten aansluitdraden in combinatie met waterproof connector

36 IP beschermingsklasse Voorbeelden IP21 Druipwaterdicht IP22 Aanrakingsveilig IP23 Regenwaterdicht IP44 Spatwaterdicht IP54 Stofvrij IP55 Spuitwaterdicht IP67 Waterdicht IP68 Drukwaterdicht

37 IP beschermingsklasse

38 Vragen? Op de Koning & Hartman stand staan we u graag te woord. Mailen mag ook Tom.vanRossum@KoningenHartman.com

39 Dank voor uw aandacht.!

Vergelijkbare documenten

Onze oplossing voor uw LED toepassing. 27 november 2013 Ron Staargaard

Onze oplossing voor uw LED toepassing 27 november 2013 Ron Staargaard Inhoudsopgave LED karakteristieken LED driver selectie criteria Dim mogelijkheden DALI Protocol LED driver producten en toepassingen