Каждый раз, общаясь с клиентами, мы постоянно повторяем одно и то же слово: гарантия. Каждый клиент хочет разный срок гарантии — от двух до трёх лет, а некоторые хотят пять лет.
Однако на самом деле во многих случаях сами покупатели могут не знать, откуда берется этот гарантийный срок, или же они просто следуют за большинством и думают, что светодиоды должны иметь такую длительную гарантию.
Сегодня я познакомлю вас с миром светодиодов и узнаю, как определяется и оценивается срок службы ламп.
Прежде всего, если говорить о светодиодах, то по внешнему виду можно сразу сказать, что они отличаются от традиционных источников света, поскольку почти все светодиоды имеют отличительную особенность -радиатор.
Различные радиаторы нужны не для красоты светодиодных ламп, а для того, чтобы светодиоды работали лучше.
Тогда покупатели зададутся вопросом, почему предыдущие источники света редко использовали радиаторы, а в эпоху светодиодов радиаторы используются практически во всех лампах?
Поскольку предыдущие источники света, такие как лампы накаливания с вольфрамовой нитью, использовали тепловое излучение для излучения света, они не боятся нагревания. В основе светодиода лежит полупроводниковый p-n-переход. При небольшом повышении температуры рабочие характеристики ухудшаются, поэтому рассеивание тепла очень важно для светодиодов.
Для начала давайте рассмотрим состав и принципиальную схему светодиода.
Совет: светодиодный кристалл во время работы выделяет тепло. Температура его внутреннего p-n-перехода называется температурой перехода (Tj).
И, что самое важное, срок службы светодиодных ламп тесно связан с температурой перехода.
Концепция, которую нам необходимо понять: когда мы говорим о сроке службы светодиода, это не означает, что он полностью непригоден для использования, но когда светоотдача светодиода достигает 70%, мы обычно думаем, что «его срок службы закончился».
Как видно из рисунка выше, если поддерживать температуру перехода на уровне 105°C, то световой поток светодиодной лампы снизится до 70% при сроке службы лампы около 10 000 часов. Если же поддерживать температуру перехода на уровне около 60°C, то срок службы лампы составит около 100 000 часов + час, при этом световой поток снизится до 70%. Срок службы лампы увеличится в 10 раз.
В повседневной жизни мы чаще всего сталкиваемся с тем, что срок службы светодиода составляет 50 000 часов, что на самом деле соответствует данным при температуре перехода, поддерживаемой на уровне 85 °C.
Поскольку температура перехода играет такую важную роль в сроке службы светодиодных ламп, как её снизить? Не волнуйтесь, давайте сначала разберёмся, как лампа рассеивает тепло. Поняв механизм рассеивания тепла, вы, естественно, будете знать, как снизить температуру перехода.
Как лампы рассеивают тепло?
Для начала вам необходимо знать три основных способа передачи тепла: теплопроводность, конвекцию и излучение.
Основными путями передачи тепла в радиаторе являются теплопроводность и конвекция, а также теплоизлучение при естественной конвекции.
Основные принципы теплопередачи:
Проводимость: Способ распространения тепла по объекту от более теплой части к более холодной.
Какие факторы влияют на теплопроводность?
① Теплопроводность теплорассеивающих материалов
② Тепловое сопротивление, вызванное структурой рассеивания тепла
③ Форма и размер теплопроводящего материала
Радиация: Явление излучения тепла высокотемпературными объектами непосредственно наружу.
Какие факторы влияют на тепловое излучение?
① Тепловое сопротивление окружающей среды и среды (в основном с учетом воздуха)
② Характеристики самого теплоизлучающего материала (обычно темные цвета излучают более интенсивно, но на самом деле передача излучения не имеет особого значения, поскольку температура лампы не слишком высока, а излучение не очень сильное)
Конвекция: Метод передачи тепла потоком газа или жидкости.
Какие факторы влияют на тепловую конвекцию?
① Расход и скорость газа
② Удельная теплоемкость, скорость потока и объем жидкости
В светодиодных лампах радиатор составляет значительную часть стоимости лампы. Поэтому, если материалы и конструкция радиатора некачественные, то лампа будет иметь множество проблем при послепродажном обслуживании.
Однако на самом деле это лишь предзнаменование, а сейчас — самое главное.
Как вы, потребитель, можете оценить, хорошо ли рассеивается тепло у лампы?
Самый профессиональный метод — это, конечно, использование профессионального оборудования для проведения испытания температуры спая.
Однако такое профессиональное оборудование может оказаться недоступным для обычных людей, поэтому нам остается лишь использовать самый традиционный метод — прикоснуться к лампе, чтобы определить ее температуру.
Тогда возникает новый вопрос: лучше чувствовать жар или нет?
Если радиатор горячий на ощупь, то он определенно неисправен.
Если радиатор горячий на ощупь, система охлаждения, вероятно, неисправна. Либо радиатор не обладает достаточной теплоотдачей и тепло от чипа не успевает отводиться, либо эффективная площадь теплоотвода недостаточна, и имеются конструктивные недостатки.
Даже если корпус лампы не горячий на ощупь, это не обязательно хорошо.
Если светодиодная лампа работает правильно, хороший радиатор должен иметь более низкую температуру, но более холодный радиатор не обязательно хороший.
Чип не выделяет много тепла, хорошо проводит тепло, достаточно рассеивает его и не ощущается слишком горячим в руке. Это хорошая система охлаждения, единственный «недостаток» — немного перерасход материала.
Если под подложкой есть загрязнения и нет надёжного контакта с радиатором, тепло не будет отводиться и будет накапливаться на кристалле. Снаружи кристалл не горячий, но внутри он уже очень горячий.
Здесь я хотел бы порекомендовать полезный метод - «метод получасового освещения», позволяющий определить, хорошо ли рассеивается тепло.
Примечание: «Метод получасового освещения» взят из статьи
Метод получасового освещения:Как мы уже говорили, при повышении температуры перехода светодиода световой поток, как правило, уменьшается. Таким образом, измеряя изменение освещённости лампы, светящейся в том же положении, мы можем сделать вывод об изменении температуры перехода.
Сначала выберите место, не затененное внешним светом, и зажгите лампу.
После включения света сразу же возьмите люксметр и измерьте его, например, 1000 лк.
Не меняйте положение лампы и освещённости. Через полчаса снова измерьте освещённость с помощью освещённости. 500 лк означает, что световой поток снизился на 50%. Внутри очень жарко. Если прикоснуться к внешней стороне, она по-прежнему тёплая. Это означает, что тепло не вышло наружу. Разница.
Если измеренное значение составляет 900 лк, а освещенность падает всего на 10%, это означает, что данные нормальные и рассеивание тепла очень хорошее.
Область применения «метода получасового освещения»: мы получаем кривую изменения «светового потока в зависимости от температуры перехода» для нескольких распространённых микросхем. По этой кривой мы можем увидеть, на сколько люменов снизился световой поток, и косвенно определить, на сколько градусов Цельсия выросла температура перехода.
Столбец первый:
Для чипа OSRAM S5 (30 30) световой поток снизился на 20% по сравнению с 25°C, а температура перехода превысила 120°C.
Колонка two:
Для чипа OSRAM S8 (50 50) световой поток снизился на 20% по сравнению с 25°C, а температура перехода превысила 120°C.
Третья колонка:
Для микросхемы OSRAM E5 (56 30) световой поток снизился на 20% по сравнению с 25°C, а температура перехода превысила 140°C.
Четвертая колонка:
У белого кристалла OSLOM SSL 90 световой поток на 15% ниже, чем при 25 °C, а температура перехода превысила 120 °C.
Пятая колонка:
У чипа Luminus Sensus Serise световой поток снизился на 15% по сравнению с 25℃, а температура перехода превысила 105℃.
Как видно из приведённых выше изображений, если освещённость в горячем состоянии падает на 20% через полчаса по сравнению с холодным состоянием, температура кристалла практически вышла за пределы допустимого диапазона для данного кристалла. Можно сделать вывод о несоответствии системы охлаждения.
Конечно, это большинство случаев, и везде есть исключения, как показано на рисунке:
Конечно, для большинства светодиодов мы можем использовать метод получасового освещения, чтобы оценить их качество с точностью до 20% падения.
Вы научились? В будущем при выборе ламп нужно будет обращать внимание. Нельзя просто смотреть на внешний вид ламп, нужно использовать свой острый глаз при выборе.
Время публикации: 24 мая 2024 г.
