في كل مرة نتواصل فيها مع العملاء، تُذكر كلمة واحدة بشكل متكرر: الضمان. كل عميل يريد فترة ضمان مختلفة، تتراوح من سنتين إلى ثلاث سنوات، والبعض يريد خمس سنوات.
لكن في الواقع، في كثير من الحالات، قد لا يعرف العملاء أنفسهم من أين تأتي مدة الضمان هذه، أو أنهم يتبعون القطيع ويعتقدون أن مصابيح LED يجب أن تكون مضمونة لفترة طويلة كهذه.
اليوم، سأصحبكم في رحلة إلى عالم مصابيح LED لمعرفة كيف يتم تحديد عمر المصابيح والحكم عليه.
أولاً وقبل كل شيء، عندما يتعلق الأمر بمصابيح LED، من حيث المظهر، يمكننا أن نلاحظ من النظرة الأولى أنها تختلف عن مصادر الإضاءة التقليدية، لأن جميع مصابيح LED تقريبًا لها سمة مميزة -مشتت حراري.
لا تُستخدم مشتتات الحرارة المختلفة لتحسين مظهر مصابيح LED، بل لتحسين أداء مصابيح LED.
ثم سيتساءل العملاء لماذا نادراً ما كانت مصادر الإضاءة السابقة تستخدم المشعات، ولكن في عصر مصابيح LED تستخدم جميع المصابيح تقريباً المشعات؟
لأن مصادر الإضاءة السابقة كانت تعتمد على الإشعاع الحراري لإصدار الضوء، مثل مصابيح التنجستن، التي تعتمد على الحرارة لإصدار الضوء، لذا فهي لا تتأثر بالحرارة. أما التركيب الأساسي لثنائي الباعث للضوء (LED) فهو عبارة عن وصلة PN شبه موصلة. إذا ارتفعت درجة الحرارة ولو قليلاً، سينخفض أداء التشغيل، لذا فإن تبديد الحرارة أمر بالغ الأهمية بالنسبة لثنائي الباعث للضوء.
لنلقِ نظرة أولاً على تركيب ومخطط LED
ملاحظة: ستولد شريحة LED حرارة أثناء التشغيل. نشير إلى درجة حرارة وصلة PN الداخلية الخاصة بها باسم درجة حرارة الوصلة (Tj).
والأهم من ذلك كله، أن عمر مصابيح LED يرتبط ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة الوصلة.
مفهوم نحتاج إلى فهمه: عندما نتحدث عن عمر مصباح LED، فهذا لا يعني أنه غير قابل للاستخدام تمامًا، ولكن عندما يصل ناتج ضوء LED إلى 70٪، نعتقد عمومًا أن "عمره قد انتهى".
كما هو موضح في الشكل أعلاه، إذا تم ضبط درجة حرارة الوصلة عند 105 درجة مئوية، فإن التدفق الضوئي لمصباح LED سينخفض إلى 70% بعد استخدامه لمدة 10000 ساعة تقريبًا؛ أما إذا تم ضبط درجة حرارة الوصلة عند 60 درجة مئوية تقريبًا، فإن مدة تشغيله ستصل إلى 100000 ساعة، مع انخفاض التدفق الضوئي إلى 70%، مما يزيد عمر المصباح عشرة أضعاف.
في الحياة اليومية، ما نصادفه في أغلب الأحيان هو أن عمر مصابيح LED يبلغ 50000 ساعة، وهو في الواقع بيانات يتم التحكم فيها عند درجة حرارة الوصلة عند 85 درجة مئوية.
بما أن درجة حرارة الوصلة تلعب دورًا بالغ الأهمية في عمر مصابيح LED، فكيف يمكن خفضها؟ لا تقلق، دعنا أولًا نلقي نظرة على كيفية تبديد المصباح للحرارة. بعد فهم طريقة تبديد الحرارة، ستعرف تلقائيًا كيفية خفض درجة حرارة الوصلة.
كيف تُبدد المصابيح الحرارة؟
أولاً، عليك أن تعرف الطرق الأساسية الثلاث لانتقال الحرارة: التوصيل، والحمل الحراري، والإشعاع.
تتمثل مسارات النقل الرئيسية للمشع في تبديد الحرارة عن طريق التوصيل والحمل الحراري، وتبديد الحرارة بالإشعاع في ظل الحمل الحراري الطبيعي.
المبادئ الأساسية لانتقال الحرارة:
التوصيل: طريقة انتقال الحرارة على طول الجسم من الجزء الأكثر سخونة إلى الجزء الأكثر برودة.
ما هي العوامل التي تؤثر على توصيل الحرارة؟
① الموصلية الحرارية لمواد تبديد الحرارة
② المقاومة الحرارية الناتجة عن هيكل تبديد الحرارة
③ شكل وحجم المادة الموصلة للحرارة
إشعاع: ظاهرة إشعاع الأجسام ذات درجة الحرارة العالية للحرارة مباشرة إلى الخارج.
ما هي العوامل التي تؤثر على الإشعاع الحراري؟
① المقاومة الحرارية للبيئة المحيطة والوسط (مع الأخذ في الاعتبار الهواء بشكل أساسي)
② خصائص مادة الإشعاع الحراري نفسها (بشكل عام، تشع الألوان الداكنة بقوة أكبر، ولكن في الواقع، لا يعتبر انتقال الإشعاع مهمًا بشكل خاص، لأن درجة حرارة المصباح ليست مرتفعة جدًا والإشعاع ليس قويًا جدًا).
الحمل الحراري: طريقة لنقل الحرارة عن طريق تدفق الغاز أو السائل.
ما هي العوامل التي تؤثر على الحمل الحراري؟
① تدفق الغاز وسرعته
② السعة الحرارية النوعية، وسرعة التدفق، وحجم السائل
في مصابيح LED، يُمثل المشتت الحراري جزءًا كبيرًا من تكلفة المصباح. لذا، إذا لم تكن المواد والتصميم المستخدمان في هيكل المشتت الحراري جيدين بما فيه الكفاية، فسيواجه المصباح العديد من المشاكل بعد البيع.
لكن في الواقع، هذه مجرد تمهيد لما سيحدث لاحقاً، والآن هو محور التركيز.
بصفتك مستهلكًا، كيف تحكم على ما إذا كان تبديد الحرارة في المصباح جيدًا أم لا؟
إن الطريقة الأكثر احترافية هي بالطبع استخدام معدات احترافية لإجراء اختبار درجة حرارة الوصلة.
ومع ذلك، قد تكون هذه المعدات الاحترافية باهظة الثمن بالنسبة للأشخاص العاديين، لذلك لم يتبق لنا سوى استخدام الطريقة التقليدية المتمثلة في لمس المصباح لاستشعار درجة الحرارة.
ثم يطرح سؤال جديد: هل من الأفضل الشعور بالحرارة أم لا؟
إذا كان المبرد ساخناً عند لمسه، فهذا بالتأكيد ليس جيداً.
إذا كان المبرد ساخنًا عند لمسه، فلا بد أن نظام التبريد معطل. إما أن المبرد لا يملك قدرة كافية على تبديد الحرارة، وبالتالي لا يمكن تبديد حرارة المعالج في الوقت المناسب؛ أو أن مساحة تبديد الحرارة الفعالة غير كافية، وهناك قصور في التصميم الهيكلي.
حتى لو لم يكن جسم المصباح ساخنًا عند لمسه، فهذا ليس بالضرورة أمرًا جيدًا.
عندما يعمل مصباح LED بشكل صحيح، يجب أن يكون للمبرد الجيد درجة حرارة منخفضة، ولكن المبرد الأكثر برودة ليس بالضرورة مبردًا جيدًا.
لا تُولّد الشريحة حرارةً كبيرة، وتُوصّل الحرارة جيدًا، وتُبدّدها بكفاءة، ولا تُشعِر بسخونة زائدة عند لمسها. إنه نظام تبريد ممتاز، وعيبه الوحيد هو أنه يُهدر بعض المواد.
إذا وُجدت شوائب تحت الركيزة ولم يكن هناك تلامس جيد مع المشتت الحراري، فلن تنتقل الحرارة إلى الخارج وستتراكم على الشريحة. قد لا تكون ساخنة عند لمسها من الخارج، لكن الشريحة من الداخل ساخنة جدًا بالفعل.
هنا، أود أن أوصي بطريقة مفيدة - "طريقة الإضاءة لمدة نصف ساعة" لتحديد ما إذا كان تبديد الحرارة جيدًا.
ملاحظة: "طريقة الإضاءة لمدة نصف ساعة" مأخوذة من المقال
طريقة الإضاءة لمدة نصف ساعة:كما ذكرنا سابقاً، بشكل عام، كلما ارتفعت درجة حرارة وصلة الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)، انخفض التدفق الضوئي. لذا، بمجرد قياس التغير في إضاءة المصباح المسلط على نفس الموضع، يمكننا استنتاج التغير في درجة حرارة الوصلة.
أولاً، اختر مكاناً لا يتعرض للإزعاج من الضوء الخارجي وقم بإضاءة المصباح.
بعد الإضاءة، خذ مقياس الضوء وقم بقياسه على الفور، على سبيل المثال 1000 لوكس.
حافظ على وضع المصباح وجهاز قياس الإضاءة ثابتًا. بعد نصف ساعة، استخدم جهاز قياس الإضاءة للقياس مرة أخرى. 500 لوكس تعني أن التدفق الضوئي قد انخفض بنسبة 50%. يكون المصباح ساخنًا جدًا من الداخل. إذا لمست سطحه الخارجي، ستجده باردًا. هذا يعني أن الحرارة لم تتسرب. الفرق واضح.
إذا كانت القيمة المقاسة 900 لوكس وانخفضت الإضاءة بنسبة 10٪ فقط، فهذا يعني أنها بيانات طبيعية وأن تبديد الحرارة جيد جدًا.
نطاق تطبيق "طريقة الإضاءة لمدة نصف ساعة": نقوم بحساب منحنى تغير "التدفق الضوئي مقابل درجة حرارة الوصلة" لعدة رقائق شائعة الاستخدام. من هذا المنحنى، يمكننا معرفة مقدار انخفاض التدفق الضوئي باللومن، وبالتالي معرفة مقدار ارتفاع درجة حرارة الوصلة بالدرجات المئوية.
العمود الأول:
بالنسبة لشريحة OSRAM S5 (30 30)، انخفض التدفق الضوئي بنسبة 20٪ مقارنة بدرجة حرارة 25 درجة مئوية، وتجاوزت درجة حرارة الوصلة 120 درجة مئوية.
العمود الثانيo:
بالنسبة لشريحة OSRAM S8 (50 50)، انخفض التدفق الضوئي بنسبة 20٪ مقارنة بدرجة حرارة 25 درجة مئوية، وتجاوزت درجة حرارة الوصلة 120 درجة مئوية.
العمود الثالث:
بالنسبة لشريحة OSRAM E5 (56 30)، انخفض التدفق الضوئي بنسبة 20٪ مقارنة بدرجة حرارة 25 درجة مئوية، وتجاوزت درجة حرارة الوصلة 140 درجة مئوية.
العمود الرابع:
بالنسبة لشريحة OSLOM SSL 90 البيضاء، يكون التدفق الضوئي أقل بنسبة 15٪ من التدفق الضوئي عند 25 درجة مئوية، وقد تجاوزت درجة حرارة الوصلة 120 درجة مئوية.
العمود الخامس:
في شريحة Luminus Sensus Serise، انخفض التدفق الضوئي بنسبة 15٪ مقارنة بدرجة حرارة 25 درجة مئوية، وتجاوزت درجة حرارة الوصلة 105 درجة مئوية.
كما هو موضح في الصور أعلاه، إذا انخفضت الإضاءة في الحالة الساخنة بنسبة 20% بعد نصف ساعة مقارنةً بالحالة الباردة، فإن درجة حرارة الوصلة تكون قد تجاوزت نطاق التفاوت المسموح به للشريحة. ويمكن الاستنتاج من ذلك أن نظام التبريد غير فعال.
بالطبع، هذه هي غالبية الحالات، ولكل شيء استثناءات، كما هو موضح في الشكل:
بالطبع، بالنسبة لمعظم مصابيح LED، يمكننا استخدام طريقة الإضاءة لمدة نصف ساعة للحكم على ما إذا كانت جيدة أم لا في حدود انخفاض بنسبة 20٪.
هل تعلمت؟ عندما تختار المصابيح في المستقبل، عليك الانتباه جيدًا. لا يكفي النظر إلى مظهر المصابيح فقط، بل استخدم عينيك الثاقبتين لاختيارها.
تاريخ النشر: 24 مايو 2024
