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

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

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

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

Trilling als omgevingsvariabele QUAD bike LED light bar

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

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

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

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)

Mechanische test schokken / trillingen

Mechanische test - valsnelheid

Thermische schoktest

Tracing

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

Stress test

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

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

MTBF Mean Time Between Failures

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

MTBF berekenen Levensduur van een apparaat is naar verwachting 20.000 uur Dit over 27,6 maanden 24 uur/dag 7 dagen/week 356 dagen/jaar De MTBF van dit zelfde apparaat is 60.000 hours 150 apparaten zijn in bedrijf gedurende 20.000 uur. 50 stuks gaan het laatste uur defect MTBF = 150 x 20.000 uur = 3.000.000 uur voor alle apparaten / 50 = 60.000 uur MTBF

MTBF / temperatuur

MTBF Calculator

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

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

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

Verwachte levensduur

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

Burn-in berekenen Gewenst is een MTBF van 100.000 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

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

Condensator / levensduur

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

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

De-rating van componenten

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

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

IP beschermingsklasse International Protection Rating volgens IEC60529 1 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

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

IP beschermingsklasse

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

Dank voor uw aandacht.!