Innerhalb von nur zehn Jahren haben LEDs den größten Marktanteil im Bereich der Beleuchtung erobert. Dank ihrer hohen Energieeffizienz und langen Lebensdauer sind sie die erste Wahl für viele Anwendungen. Jedoch werden immer noch Ausfälle von LED basierten Leuchten beobachtet. Im Fall von defekten Straßenleuchten wird darüber sogar in der Zeitung berichtet. Vorangegangene Untersuchungen haben gezeigt, dass die meisten Ausfälle auf das Betriebsgerät zurückzuführen sind. Diese Arbeit versucht zu klären wie lange moderne netzbetriebene Betriebsgeräte in einer gegebenen Umgebungsbedingung überleben können, welche Umweltfaktoren und Eigenschaften des Betriebsgerätes die Lebensdauer maßgeblich beeinflussen und welches die die Lebensdauer begrenzenden Ausfallmechanismen sind.

Es wird eine beschleunigte Lebensdauerstudie mit insgesamt 75 geprüften Geräten vorgestellt und ihre Ergebnisse werden analysiert. Die Tests werden bei vier Umgebungsbedingungen durchgeführt: trockene Hitze bei 85 °C sowie feuchte Hitze bei 65 °C und 90 % relativer Luftfeuchtigkeit sowie 75 °C / 75 % und 85 °C / 85 %. Während der Versuche fallen 39 Prüflinge aus. Eine erste Analyse widmet sich der Degradation der Aluminium-Elektrolytkondensatoren in trockener Hitze. Es kann gezeigt werden, dass diese vernachlässigbar ist. Nachfolgend wird die Ausfallursache von 27 Prüflingen mittels einer forensischen Untersuchung bestimmt. Am häufigsten sind dabei Kurzschlüsse im Leiterplattensubstrat und Defekte von IC Gehäusen zu beobachten. Es kann ebenfalls gezeigt werden, dass Metalloxid-Varistoren in bestimmten Schaltungskonfigurationen gehäuft ausfallen.

Für drei Betriebsgerätetypen, für die vollständige Datensätze vorliegen, werden die Parameter von zwei physikalischen Lebensdauermodellen bestimmt. Anhand einer grafischen Auswertung dieser Modelle wird gezeigt, dass diese Treiber mit großer Wahrscheinlichkeit länger betrieben werden können als vom Hersteller garantiert wird. Dank eines erweiterten Ansatzes können die Modellparameter auch noch für drei Geräte mit rechts-zensierten Datenpunkten bestimmt werden. Auch diese werden höchstwahrscheinlich die vom Hersteller angegebenen Lebensdauern erreichen. Mit Hilfe der Cox Regression, einer Methode aus dem Bereich der Ereigniszeitanalyse, kann bestimmt werden welche Eigenschaften des Betriebsgerätes maßgeblichen Einfluss auf dessen Lebensdauer haben. Die Modellparameter werden für die Ausfälle bei 85 °C / 85 % berechnet. Nachdem die drei besten Modelle anhand eines Anpassungsmaßes ausgewählt worden sind, zeigt sich, dass die maximale Ausgangsleistung, die Einstellbarkeit des Ausgangsstromes und das verwendete Leiterplattensubstrat die entscheidenden Eigenschaften sind. Ausgehend von diesen Erkenntnissen werden Empfehlungen für künftige Schaltungsentwürfe gegeben.

Diese Arbeit kann anhand einer beschleunigten Lebensdauerstudie zeigen, dass moderne netzbetriebene Betriebsgeräte die von den Herstellern angegebenen Lebensdauern erreichen können. Ausfälle können jedoch beobachtet werden, wenn die Geräte hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sind. Der Einsatz von FR-4 als Leiterplattensubstrat kann die Lebensdauer signifikant erhöhen. Falls die Geräte dennoch ausfallen, so sind Kurzschlüsse im Leiterplattensubstrat und Defekte an IC Gehäusen die häufigsten Ursachen.