Ogni volta che comunichiamo con i clienti, una parola ricorre ripetutamente: garanzia. Ogni cliente desidera un periodo di garanzia diverso, che va da due a tre anni, e alcuni ne vogliono addirittura cinque.
In realtà, in molti casi, gli stessi clienti potrebbero non sapere da dove derivi questa durata di garanzia, oppure si limitano a seguire la massa e pensano che i LED debbano essere garantiti per un periodo così lungo.
Oggi vi accompagnerò nel mondo dei LED per scoprire come viene definita e valutata la durata delle lampade.
Innanzitutto, quando si parla di LED, in termini di aspetto, possiamo notare a colpo d'occhio che sono diversi dalle sorgenti luminose tradizionali, perché quasi tutti i LED hanno una caratteristica distintiva -un dissipatore di calore.
I vari dissipatori di calore non servono per l'estetica delle lampade a LED, ma per migliorarne le prestazioni.
I clienti si chiederanno quindi perché le sorgenti luminose precedenti utilizzassero raramente i radiatori, mentre nell'era dei LED quasi tutte le lampade ne sono dotate?
Poiché le precedenti sorgenti luminose si basavano sulla radiazione termica per emettere luce, come le lampade a filamento di tungsteno, che utilizzano il calore per emettere luce, non ne risentivano. La struttura di base di un LED è una giunzione PN a semiconduttore. Se la temperatura aumenta anche solo leggermente, le prestazioni di funzionamento diminuiscono, quindi la dissipazione del calore è molto importante per i LED.
Innanzitutto, diamo un'occhiata alla composizione e allo schema elettrico del LED.
Suggerimenti: Il chip LED genera calore durante il funzionamento. La temperatura della sua giunzione PN interna viene indicata come temperatura di giunzione (Tj).
E, soprattutto, la durata delle lampade a LED è strettamente correlata alla temperatura di giunzione.
Un concetto che dobbiamo comprendere: quando parliamo della vita di un LED, non intendiamo che sia completamente inutilizzabile, ma che quando la sua emissione luminosa raggiunge il 70%, generalmente pensiamo che "la sua vita sia finita".
Come si può osservare dalla figura precedente, se la temperatura di giunzione è controllata a 105 °C, il flusso luminoso della lampada a LED si attenuerà al 70% dopo circa 10.000 ore di utilizzo; se invece la temperatura di giunzione è controllata a circa 60 °C, il tempo di funzionamento sarà di circa 100.000 ore e il flusso luminoso diminuirà al 70%. La durata della lampada risulta quindi 10 volte superiore.
Nella vita di tutti i giorni, ciò che più spesso riscontriamo è che la durata di vita dei LED è di 50.000 ore, un dato che si riferisce al caso in cui la temperatura di giunzione è controllata a 85 °C.
Poiché la temperatura di giunzione gioca un ruolo così importante nella durata delle lampade a LED, come si può ridurla? Non preoccupatevi, analizziamo prima come la lampada dissipa il calore. Una volta compreso il metodo di dissipazione del calore, saprete naturalmente come ridurre la temperatura di giunzione.
Come dissipano il calore le lampade?
Innanzitutto, è necessario conoscere i tre metodi fondamentali di trasferimento del calore: conduzione, convezione e irraggiamento.
I principali percorsi di trasmissione del calore nel radiatore sono la conduzione, la convezione e l'irraggiamento per convezione naturale.
Principi fondamentali del trasferimento di calore:
Conduzione: Il modo in cui il calore si propaga lungo un oggetto da una parte più calda a una più fredda.
Quali sono i fattori che influenzano la conduzione del calore?
① Conduttività termica dei materiali di dissipazione del calore
② Resistenza termica causata dalla struttura di dissipazione del calore
③ Forma e dimensioni del materiale termicamente conduttivo
Radiazione: Il fenomeno per cui oggetti ad alta temperatura irradiano calore direttamente verso l'esterno.
Quali sono i fattori che influenzano la radiazione termica?
① Resistenza termica dell'ambiente circostante e del mezzo (considerando principalmente l'aria)
② Le caratteristiche del materiale stesso che emette radiazione termica (generalmente i colori scuri irradiano con maggiore intensità, ma in realtà il trasferimento di radiazione non è particolarmente importante, perché la temperatura della lampada non è troppo elevata e la radiazione non è molto forte)
Convezione: Un metodo per trasferire calore mediante il flusso di gas o liquido.
Quali sono i fattori che influenzano la convezione termica?
① Flusso e velocità del gas
② Capacità termica specifica, velocità di flusso e volume del liquido
Nelle lampade a LED, il dissipatore di calore rappresenta una parte considerevole del costo della lampada. Pertanto, se i materiali e il design della struttura del dissipatore non sono di qualità sufficiente, la lampada presenterà numerosi problemi post-vendita.
Tuttavia, in realtà, questi sono solo presagi, e ora è il momento di concentrarsi.
Come consumatore, come fai a valutare se la dissipazione del calore di una lampada è buona o meno?
Il metodo più professionale consiste ovviamente nell'utilizzare apparecchiature professionali per effettuare i test di temperatura della giunzione.
Tuttavia, tali attrezzature professionali potrebbero risultare proibitive per le persone comuni, quindi non ci resta che utilizzare il metodo più tradizionale, ovvero toccare la lampada per rilevarne la temperatura.
A questo punto sorge una nuova domanda: è meglio sentire caldo o no?
Se il radiatore è caldo al tatto, non è certo un buon segno.
Se il radiatore è caldo al tatto, il sistema di raffreddamento è probabilmente difettoso. Ciò può significare che il radiatore ha una capacità di dissipazione del calore insufficiente e il calore generato dal chip non viene dissipato in tempo, oppure che la superficie di dissipazione effettiva è insufficiente e vi sono difetti nella progettazione strutturale.
Anche se il corpo della lampada non è caldo al tatto, non è necessariamente un buon segno.
Quando la lampada a LED funziona correttamente, un buon dissipatore di calore deve avere una temperatura più bassa, ma un dissipatore più freddo non è necessariamente sinonimo di un buon dissipatore.
Il chip non genera molto calore, conduce bene il calore, lo dissipa a sufficienza e non risulta eccessivamente caldo al tatto. Si tratta di un buon sistema di raffreddamento, l'unico "svantaggio" è che comporta un piccolo spreco di materiale.
Se sono presenti impurità sotto il substrato e non vi è un buon contatto con il dissipatore di calore, il calore non verrà dissipato e si accumulerà sul chip. Al tatto l'esterno non risulterà caldo, ma il chip all'interno sarà già molto caldo.
A tal proposito, vorrei suggerire un metodo utile, il "metodo di illuminazione di mezz'ora", per determinare se la dissipazione del calore è adeguata.
Nota: "Metodo di illuminazione di mezz'ora" proviene dall'articolo
Metodo di illuminazione di mezz'ora:Come abbiamo detto in precedenza, generalmente all'aumentare della temperatura di giunzione del LED, il flusso luminoso diminuisce. Pertanto, misurando la variazione di illuminazione della lampada accesa nella stessa posizione, possiamo dedurre la variazione della temperatura di giunzione.
Innanzitutto, scegli un luogo non disturbato dalla luce esterna e accendi la lampada.
Dopo l'accensione, prendi immediatamente un esposimetro e misuralo, ad esempio 1000 lx.
Mantieni invariata la posizione della lampada e dell'illuminatore. Dopo mezz'ora, usa di nuovo l'illuminatore per misurare. 500 lx significa che il flusso luminoso è diminuito del 50%. È estremamente caldo all'interno. Se tocchi l'esterno, è ancora fresco. Significa che il calore non è fuoriuscito. Differenza.
Se il valore misurato è di 900 lx e l'illuminazione diminuisce solo del 10%, significa che si tratta di un dato normale e che la dissipazione del calore è molto buona.
Ambito di applicazione del "metodo di illuminazione di mezz'ora": abbiamo analizzato la curva di variazione del flusso luminoso in funzione della temperatura di giunzione per diversi chip di uso comune. Da questa curva, possiamo osservare di quanti lumen è diminuito il flusso luminoso e, di conseguenza, dedurre indirettamente di quanti gradi Celsius è aumentata la temperatura di giunzione.
Colonna uno:
Per il chip OSRAM S5 (30 30), il flusso luminoso è diminuito del 20% rispetto a 25 °C e la temperatura di giunzione ha superato i 120 °C.
Colonna two:
Per il chip OSRAM S8 (50 50), il flusso luminoso è diminuito del 20% rispetto a 25 °C e la temperatura di giunzione ha superato i 120 °C.
Terza colonna:
Per il chip OSRAM E5 (56 30), il flusso luminoso è diminuito del 20% rispetto a 25 °C e la temperatura di giunzione ha superato i 140 °C.
Colonna quattro:
Per il chip bianco OSLOM SSL 90, il flusso luminoso è inferiore del 15% rispetto a quello a 25 °C e la temperatura di giunzione ha superato i 120 °C.
Colonna cinque:
Nel chip Luminus Sensus Series, il flusso luminoso è diminuito del 15% rispetto a 25℃ e la temperatura di giunzione ha superato i 105℃.
Come si può osservare dalle immagini sopra, se l'illuminazione nello stato caldo diminuisce del 20% dopo mezz'ora rispetto allo stato freddo, la temperatura di giunzione ha sostanzialmente superato l'intervallo di tolleranza del chip. Si può quindi concludere che il sistema di raffreddamento non è adeguato.
Naturalmente, questo rappresenta la maggior parte dei casi, e ogni cosa ha le sue eccezioni, come mostrato nella figura:
Naturalmente, per la maggior parte dei LED, possiamo utilizzare il metodo di illuminazione di mezz'ora per valutare se la resa è buona o meno entro un calo del 20%.
Hai imparato la lezione? Quando in futuro sceglierai le lampade, dovrai prestare attenzione. Non limitarti a guardare l'aspetto esteriore, ma usa il tuo occhio esperto per selezionarle.
Data di pubblicazione: 24 maggio 2024
