Vida media y análisis de fallos
Los dispositivos de estado sólido tales como los ledes presentan una obsolescencia muy limitada si se opera a bajas corrientes y a bajas temperaturas. Los tiempos de vida son de 25 000 a 100 000 horas, pero la influencia del calor y de la corriente pueden aumentar o disminuir este tiempo de manera significativa.
El fallo más común de los ledes (y de los diodos láser) es la reducción gradual de la emisión de luz y la pérdida de eficiencia. Los primeros ledes rojos destacaron por su corta vida. Con el desarrollo de los ledes de alta potencia, los dispositivos están sometidos a temperaturas de unión más altas y densidades de corriente más elevadas que los dispositivos tradicionales. Esto provoca estrés en el material y puede causar una degradación temprana de la emisión de luz. Para clasificar cuantitativamente la vida útil de una manera estandarizada, se ha sugerido utilizar los parámetros L70 o L50, que representan los tiempos de vida (expresados en miles de horas) en los que un led determinado alcanza el 70 % y el 50 % de la emisión de luz inicial, respectivamente.
Así como en la mayoría de las fuentes de luz anteriores (lámparas incandescentes, lámparas de descarga, y aquellas que queman un combustible, por ejemplo las velas y las lámparas de aceite) la luz se generaba por un procedimiento térmico, los ledes solo funcionan correctamente si se mantienen suficientemente fríos. El fabricante específica normalmente una temperatura máxima de la unión entre 125 y 150 °C, y las temperaturas inferiores son recomendables en interés de alcanzar una larga vida para los ledes. A estas temperaturas, se pierde relativamente poco calor por radiación, lo que significa que el haz de luz generado por un led se considera frío.
El calor residual en un led de alta potencia (que a partir de 2015 puede considerarse inferior a la mitad de la potencia eléctrica que consume) es transportado por conducción a través del sustrato y el encapsulamiento hasta un disipador de calor, que elimina el calor en el ambiente por convección. Es por tanto esencial realizar un diseño térmico cuidadoso, teniendo en cuenta las resistencias térmicas del encapsulamiento del led, el disipador de calor y la interfaz entre ambos. Los ledes de potencia media están diseñados normalmente para ser soldados directamente a una placa de circuito impreso que dispone de una capa de metal térmicamente conductora. Los ledes de alta potencia se encapsulan en paquetes cerámicos de gran superficie diseñados para ser conectados a un disipador de calor metálico, siendo la interfaz un material de una alta conductividad térmica (pasta térmica, material de cambio de fase, almohadilla térmica conductora o pegamento termofusible).
Si se instala una lámpara de ledes en un aparato luminoso sin ventilación, o el ambiente carece de una circulación de aire fresco, es probable que los ledes se sobrecalienten, lo que reduce su vida útil o, incluso, produzca el deterioro anticipado del aparato luminoso. El diseño térmico se suele proyectar para una temperatura ambiente de 25 °C (77 °F). Los ledes utilizados en las aplicaciones al aire libre, como las señales de tráfico o las luces de señalización en el pavimento, y en climas donde la temperatura dentro del aparato de iluminación es muy alta, pueden experimentar desde una reducción de la emisión luminosa hasta un fallo completo.
Puesto que la eficiencia de los ledes es más alta a temperaturas bajas, esta tecnología es idónea para la iluminación de los congeladores de supermercado. Debido a que los ledes producen menos calor residual que las lámparas incandescentes, su uso en congeladores también puede ahorrar costes de refrigeración. Sin embargo, pueden ser más susceptibles a la helada y a la acumulación de escarcha que las lámparas incandescentes, por lo que algunos sistemas de iluminación led han sido dotados de un circuito de calefacción. Además, se han desarrollado las técnicas de los disipadores de calor de manera que pueden transferir el calor producido en la unión a las partes de los equipos de iluminación que puedan interesar.