お客様とやり取りするたびに、必ずと言っていいほど出てくる言葉があります。それは「保証」です。お客様によって保証期間は異なり、2年から3年、中には5年を希望される方もいらっしゃいます。
しかし実際には、多くの場合、顧客自身がこの保証期間がどこから来ているのかを知らなかったり、単に周りの意見に流されて、LEDはそれほど長い期間保証されるべきだと考えているだけかもしれない。
今日は、LEDの世界にご案内し、ランプの寿命がどのように定義され、評価されるのかを探っていきます。
まず、LEDに関しては、外観の点で、従来の光源とは一目で異なることがわかります。なぜなら、ほとんどすべてのLEDには特徴的な性質があるからです。ヒートシンク。
各種ヒートシンクは、LEDランプの美観のためではなく、LEDの性能を向上させるために用いられる。
すると顧客は、なぜ以前の光源では放熱器がほとんど使われていなかったのに、LED時代になってからはほとんどすべてのランプで放熱器が使われるようになったのか疑問に思うだろう。
従来の光源は、タングステンフィラメントランプのように熱放射を利用して発光していたため、熱に強く、発熱の影響を受けませんでした。一方、LEDの基本構造は半導体PN接合です。温度が少しでも高くなると動作性能が低下するため、LEDにとって放熱は非常に重要です。
まず、LEDの構成と回路図を見てみましょう。
ヒント：LEDチップは動作時に熱を発生します。内部のPN接合部の温度を接合部温度（Tj）と呼びます。
そして最も重要なのは、LEDランプの寿命は接合部温度と密接に関係しているということです。
理解しておくべき概念があります。LEDの寿命について話すとき、それは完全に使えなくなるという意味ではなく、LEDの光出力が70%に達した時点で、一般的に「寿命が尽きた」と考えるということです。
上記の図からわかるように、接合部温度を105℃に制御した場合、LEDランプの光束は約10,000時間使用時に70%まで減衰します。一方、接合部温度を約60℃に制御した場合、動作時間は約100,000時間以上となり、光束は70%まで低下します。ランプの寿命は10倍に延びます。
日常生活でよく目にするのは、LEDの寿命が5万時間であるというものですが、これは実際には接合部温度を85℃に制御した場合のデータです。
LEDランプの寿命において接合部温度は非常に重要な役割を果たすため、接合部温度を下げるにはどうすればよいでしょうか？ご安心ください。まずはランプの放熱メカニズムを見ていきましょう。放熱メカニズムを理解すれば、接合部温度を下げる方法も自然とわかるはずです。
ランプはどのように熱を放散するのか？
まず、熱伝達の3つの基本的な方法、すなわち伝導、対流、放射について知っておく必要があります。
ラジエーターの主な熱伝達経路は、伝導と対流による放熱、および自然対流による放射放熱である。
熱伝達の基本原理：
伝導： 熱が物体に沿って、より暖かい部分からより冷たい部分へと伝わる様子。
熱伝導に影響を与える要因は何ですか？
①放熱材の熱伝導率
②放熱構造による熱抵抗
③ 熱伝導性材料の形状とサイズ
放射線： 高温の物体が熱を直接外部に放射する現象。
熱放射に影響を与える要因は何ですか？
① 周囲環境および媒体の熱抵抗（主に空気を考慮）
② 熱放射材料自体の特性（一般的に暗い色はより強く放射するが、実際にはランプの温度がそれほど高くなく放射もそれほど強くないため、放射伝達は特に重要ではない）
対流： 気体または液体の流れを利用して熱を伝達する方法。
熱対流に影響を与える要因は何ですか？
① ガス流量と速度
②液体の比熱容量、流速、体積
LEDランプにおいて、ヒートシンクはランプのコストの大部分を占めます。そのため、放熱器の構造に関して、材料や設計が不十分だと、ランプは多くのアフターサービス上の問題を抱えることになります。
しかし実際には、これらは単なる伏線に過ぎず、今こそが焦点なのだ。
消費者として、ランプの放熱性能が良いか悪いかをどのように判断しますか？
最も専門的な方法は、もちろん専門的な機器を使用して接合部温度試験を実施することです。
しかし、そのような専門的な機器は一般の人々には手の届かないものであるため、残された唯一の方法は、ランプに触れて温度を感知するという最も伝統的な方法を用いることである。
すると、新たな疑問が生じる。暑いと感じる方が良いのか、それともそうでない方が良いのか？
ラジエーターに触ってみて熱い場合は、間違いなく良くない状態です。
ラジエーターが触ると熱い場合は、冷却システムに問題があると考えられます。ラジエーターの放熱能力が不足していてチップの熱が適切に放散されていないか、あるいは有効放熱面積が不足していて構造設計に欠陥があるかのどちらかです。
ランプ本体が触っても熱くないからといって、必ずしも良いとは限らない。
LEDランプが正常に動作している場合、優れたラジエーターは温度が低くなるはずですが、温度が低いラジエーターが必ずしも優れたラジエーターとは限りません。
このチップは発熱量が少なく、熱伝導性も良く、十分な放熱性を備えているため、手に持っても熱すぎると感じません。優れた冷却システムと言えますが、唯一の「欠点」は、材料の無駄遣いが少しあることです。
基板の下に不純物があり、ヒートシンクとの接触が良好でない場合、熱が外部に伝達されず、チップ上に蓄積されます。外側は触っても熱くありませんが、内部のチップはすでに非常に高温になっています。
ここで、放熱性能が良いかどうかを判断するための有用な方法、すなわち「30分間の照射法」をお勧めしたいと思います。
注：「30分間の照明法」は記事からの引用です。
30分間の照射方法：先に述べたように、一般的にLEDの接合部温度が上昇すると、光束は減少します。したがって、同じ位置を照射したランプの照度の変化を測定すれば、接合部温度の変化を推測することができます。
まず、外部の光が入らない場所を選び、ランプを点灯してください。
点灯後すぐに照度計で測定してください。例えば1000ルクスです。
ランプと照度計の位置はそのままにしておきます。30分後、照度計を使って再度測定します。500 lxは、光束が50%低下したことを意味します。内部は非常に高温です。外側を触っても問題ありません。これは、熱が放出されていないことを意味します。違い。
測定値が900ルクスで、照度が10%しか低下しない場合、それは正常なデータであり、放熱性能が非常に優れていることを意味します。
「30分照射法」の適用範囲：一般的に使用されているいくつかのチップの「光束対接合部温度」変化曲線を列挙します。この曲線から、光束がどれだけ低下したかが分かり、間接的に接合部温度が何℃上昇したかを知ることができます。
1列目：
OSRAM S5（30 30）チップの場合、光束は25℃時と比較して20%低下し、接合部温度は120℃を超えました。
列 two:
OSRAM S8（50 50）チップの場合、光束は25℃時と比較して20%低下し、接合部温度は120℃を超えました。
3列目：
OSRAM E5（56 30）チップの場合、光束は25℃時と比較して20%低下し、接合部温度は140℃を超えました。
4列目：
OSLOM SSL 90白色チップの場合、光束は25℃時よりも15%低く、接合部温度は120℃を超えている。
5列目：
Luminus Sensus Seriseチップでは、光束が25℃と比較して15%低下し、接合部温度が105℃を超えました。
上記の図からわかるように、高温状態での照度が低温状態と比較して30分後に20%低下した場合、接合部温度はチップの許容範囲をほぼ超えていると言えます。したがって、冷却システムが不合格であると判断できます。
もちろん、これは大多数のケースであり、図に示すように、すべてに例外があります。
もちろん、ほとんどのLEDの場合、30分間の点灯試験によって、20%以内の輝度低下であれば良品かどうかを判断できます。
学びましたか？今後ランプを選ぶ際には、注意深く選ばなければなりません。ランプの外観だけを見るのではなく、鋭い目でランプを選びましょう。
投稿日時：2024年5月24日
