Sempre que nos comunicamos com os clientes, uma palavra se repete: garantia. Cada cliente deseja um período de garantia diferente, que varia de dois a três anos, e alguns chegam a pedir cinco anos.
Mas, na verdade, em muitos casos, os próprios clientes podem não saber de onde vem esse período de garantia, ou simplesmente seguem a maioria e acham que os LEDs deveriam ter garantia por tanto tempo.
Hoje, vou levá-los ao mundo dos LEDs para descobrir como a vida útil das lâmpadas é definida e avaliada.
Em primeiro lugar, quando se trata de LEDs, em termos de aparência, podemos perceber à primeira vista que eles são diferentes das fontes de luz tradicionais, pois quase todos os LEDs possuem uma característica distintiva -um dissipador de calor.
Os diversos dissipadores de calor não servem apenas para embelezar as lâmpadas de LED, mas sim para melhorar o desempenho dos LEDs.
Então os clientes vão se perguntar por que as fontes de luz anteriores raramente usavam radiadores, mas na era do LED quase todas as lâmpadas usam radiadores?
Como as fontes de luz anteriores dependiam da radiação térmica para emitir luz, como as lâmpadas de filamento de tungstênio, que utilizam o calor para gerar luz, elas não se preocupam com o calor. A estrutura básica do LED é uma junção PN semicondutora. Se a temperatura aumentar ligeiramente, o desempenho do LED diminuirá, portanto, a dissipação de calor é crucial para o LED.
Primeiramente, vamos analisar a composição e o diagrama esquemático do LED.
Dica: O chip de LED gera calor durante o funcionamento. A temperatura da sua junção PN interna é chamada de temperatura de junção (Tj).
E, mais importante ainda, a vida útil das lâmpadas LED está intimamente relacionada à temperatura de junção.
Um conceito que precisamos entender: quando falamos sobre a vida útil de um LED, não significa que ele se torna completamente inutilizável, mas quando a emissão de luz do LED atinge 70%, geralmente consideramos que 'sua vida útil chegou ao fim'.
Como pode ser observado na figura acima, se a temperatura da junção for controlada a 105°C, o fluxo luminoso da lâmpada LED diminuirá para 70% após cerca de 10.000 horas de uso; e se a temperatura da junção for controlada a cerca de 60°C, mesmo após mais de 100.000 horas de uso, o fluxo luminoso diminuirá para 70%. A vida útil da lâmpada aumenta em 10 vezes.
No dia a dia, o que mais frequentemente encontramos é a informação de que a vida útil de um LED é de 50.000 horas, um dado que, na realidade, se refere a uma temperatura de junção controlada a 85°C.
Como a temperatura de junção desempenha um papel tão importante na vida útil das lâmpadas LED, como reduzi-la? Não se preocupe, vamos primeiro analisar como a lâmpada dissipa o calor. Depois de entender o método de dissipação de calor, você saberá naturalmente como reduzir a temperatura de junção.
Como as lâmpadas dissipam o calor?
Primeiro, você precisa conhecer as três formas básicas de transferência de calor: condução, convecção e radiação.
Os principais caminhos de transmissão do radiador são a dissipação de calor por condução e convecção, e a dissipação de calor por radiação sob convecção natural.
Princípios básicos da transferência de calor:
Condução: A forma como o calor se propaga ao longo de um objeto, de uma parte mais quente para uma parte mais fria.
Quais são os fatores que afetam a condução de calor?
① Condutividade térmica de materiais de dissipação de calor
② Resistência térmica causada pela estrutura de dissipação de calor
③ Forma e tamanho do material termicamente condutor
Radiação: O fenômeno de objetos em alta temperatura irradiarem calor diretamente para o exterior.
Quais são os fatores que afetam a radiação térmica?
① Resistência térmica do ambiente e do meio circundante (considerando principalmente o ar)
② As características do próprio material de radiação térmica (geralmente, cores escuras irradiam com mais intensidade, mas, na verdade, a transferência de radiação não é particularmente importante, pois a temperatura da lâmpada não é muito alta e a radiação não é muito forte).
Convecção: Um método de transferência de calor através do fluxo de gás ou líquido.
Quais são os fatores que afetam a convecção térmica?
① Fluxo e velocidade do gás
② Capacidade térmica específica, velocidade de fluxo e volume do líquido
Em lâmpadas LED, o dissipador de calor representa uma grande parte do custo da lâmpada. Portanto, em termos de estrutura do dissipador, se os materiais e o design não forem adequados, a lâmpada apresentará muitos problemas pós-venda.
No entanto, na verdade, isso é apenas um prenúncio, e o foco agora está no presente.
Como consumidor, como você avalia se a dissipação de calor de uma lâmpada é boa ou não?
O método mais profissional é, obviamente, utilizar equipamentos profissionais para realizar o teste de temperatura de junção.
No entanto, esse tipo de equipamento profissional pode ser inacessível para pessoas comuns, então tudo o que nos resta é usar o método mais tradicional: tocar a lâmpada para sentir a temperatura.
Então surge uma nova questão: é melhor sentir calor ou não?
Se o radiador estiver quente ao toque, definitivamente não é um bom sinal.
Se o radiador estiver quente ao toque, o sistema de arrefecimento está com defeito. Ou o radiador tem capacidade insuficiente de dissipação de calor e o calor do chip não consegue ser dissipado a tempo; ou a área efetiva de dissipação de calor não é suficiente, e há deficiências no projeto estrutural.
Mesmo que o corpo da lâmpada não esteja quente ao toque, isso não significa necessariamente que esteja tudo bem.
Quando a lâmpada LED está funcionando corretamente, um bom radiador deve ter uma temperatura mais baixa, mas um radiador mais frio não é necessariamente um bom radiador.
O chip não gera muito calor, conduz bem a corrente, dissipa o calor o suficiente e não fica muito quente ao toque. Este é um bom sistema de resfriamento; a única "desvantagem" é que representa um certo desperdício de material.
Se houver impurezas sob o substrato e não houver bom contato com o dissipador de calor, o calor não será dissipado e se acumulará no chip. A parte externa não estará quente ao toque, mas o chip interno já estará muito quente.
Gostaria de recomendar aqui um método útil - o "método de iluminação de meia hora" - para determinar se a dissipação de calor é adequada.
Nota: "Método de iluminação de meia hora" vem do artigo
Método de iluminação de meia hora:Como dissemos anteriormente, geralmente, à medida que a temperatura da junção do LED aumenta, o fluxo luminoso diminui. Portanto, basta medir a variação na iluminação da lâmpada apontando na mesma posição para inferir a variação na temperatura da junção.
Primeiro, escolha um local que não seja perturbado pela luz externa e acenda a lâmpada.
Após acender, pegue imediatamente um luxímetro e meça a luminosidade, por exemplo, 1000 lx.
Mantenha a posição da lâmpada e do medidor de luminosidade inalterada. Após meia hora, use o medidor de luminosidade para medir novamente. 500 lx significa que o fluxo luminoso caiu 50%. Está extremamente quente por dentro. Se você tocar na parte externa, ainda estará fria. Isso significa que o calor não se dissipou. Diferença.
Se o valor medido for 900 lx e a iluminação diminuir apenas 10%, significa que os dados estão normais e a dissipação de calor é muito boa.
Escopo de aplicação do "método de iluminação de meia hora": Enumeramos a curva de variação do "fluxo luminoso versus temperatura de junção" de vários chips comumente usados. A partir dessa curva, podemos observar a redução do fluxo luminoso em lúmens e, indiretamente, determinar o aumento da temperatura de junção em graus Celsius.
Coluna um:
Para o chip OSRAM S5 (30 30), o fluxo luminoso caiu 20% em comparação com 25°C, e a temperatura de junção ultrapassou 120°C.
Coluna doiso:
Para o chip OSRAM S8 (50 50), o fluxo luminoso caiu 20% em comparação com 25°C, e a temperatura de junção ultrapassou 120°C.
Coluna três:
Para o chip OSRAM E5 (56 30), o fluxo luminoso caiu 20% em comparação com 25°C, e a temperatura de junção ultrapassou 140°C.
Coluna quatro:
Para o chip branco OSLOM SSL 90, o fluxo luminoso é 15% menor do que a 25°C, e a temperatura de junção ultrapassou 120°C.
Coluna cinco:
No chip Luminus Sensus Serise, o fluxo luminoso caiu 15% em comparação com 25℃, e a temperatura de junção ultrapassou 105℃.
Como pode ser observado nas imagens acima, se a iluminação no estado quente diminuir 20% após meia hora em comparação com o estado frio, a temperatura de junção terá basicamente excedido a faixa de tolerância do chip. Isso praticamente indica que o sistema de resfriamento é inadequado.
Claro, esta é a maioria dos casos, e tudo tem exceções, como mostra a figura:
É claro que, para a maioria dos LEDs, podemos usar o método de iluminação de meia hora para avaliar se o desempenho é bom ou não, considerando uma queda de 20%.
Você aprendeu? Quando for escolher lâmpadas no futuro, preste atenção. Não basta olhar apenas para a aparência, use seu olhar apurado para selecionar as lâmpadas certas.
Data da publicação: 24 de maio de 2024
