При каждом общении с клиентами одно и то же слово повторяется снова и снова: гарантия. Каждый клиент хочет разный гарантийный срок, от двух до трех лет, а некоторые даже пять лет.
Но на самом деле во многих случаях сами покупатели могут не знать, откуда берется этот гарантийный срок, или же они просто следуют за толпой и считают, что на светодиоды должна распространяться такая длительная гарантия.
Сегодня я погружу вас в мир светодиодов, чтобы узнать, как определяется и оценивается срок службы ламп.
Прежде всего, что касается светодиодов, то по внешнему виду можно с первого взгляда заметить, что они отличаются от традиционных источников света, поскольку почти все светодиоды обладают характерной особенностью:радиатор.
Различные радиаторы предназначены не для красоты светодиодных ламп, а для повышения эффективности их работы.
Тогда покупатели зададутся вопросом, почему в прежних источниках света редко использовались излучатели, а в эпоху светодиодов почти все лампы используют излучатели?
Поскольку предыдущие источники света, такие как лампы накаливания с вольфрамовой нитью, использовали тепловое излучение для излучения света, светодиоды не боятся перегрева. Базовая структура светодиода — это полупроводниковый PN-переход. При небольшом повышении температуры рабочие характеристики снижаются, поэтому рассеивание тепла очень важно для светодиодов.
Для начала давайте рассмотрим состав и принципиальную схему светодиода.
Примечание: светодиодный чип выделяет тепло во время работы. Мы называем температуру его внутреннего PN-перехода температурой перехода (Tj).
И, что наиболее важно, срок службы светодиодных ламп тесно связан с температурой перехода.
Важно понимать одну концепцию: когда мы говорим о сроке службы светодиода, это не означает, что он полностью непригоден к использованию, а скорее, когда световой поток светодиода достигает 70%, мы обычно считаем, что «его срок службы закончился».
Как видно из приведенного выше рисунка, если температура перехода поддерживается на уровне 105°C, то световой поток светодиодной лампы снизится до 70% при сроке службы около 10 000 часов; а если температура перехода поддерживается на уровне около 60°C, то время ее работы составит около 100 000+ часов, при этом световой поток уменьшится до 70%. Срок службы лампы увеличивается в 10 раз.
В повседневной жизни мы чаще всего сталкиваемся с утверждением, что срок службы светодиода составляет 50 000 часов, что на самом деле соответствует данным, полученным при температуре перехода 85°C.
Поскольку температура перехода играет столь важную роль в сроке службы светодиодных ламп, как же её снизить? Не волнуйтесь, давайте сначала разберёмся, как лампа рассеивает тепло. После понимания метода рассеивания тепла вы, естественно, поймёте, как снизить температуру перехода.
Как лампы рассеивают тепло?
Для начала необходимо знать три основных способа передачи тепла: проводимость, конвекция и излучение.
Основными путями передачи тепла через радиатор являются теплопроводность и конвекция, а также теплоотдача за счет излучения при естественной конвекции.
Основные принципы теплопередачи:
Проведение: Способ распространения тепла вдоль объекта от более теплой части к более холодной.
Какие факторы влияют на теплопроводность?
① Теплопроводность теплоотводящих материалов
② Тепловое сопротивление, вызванное структурой теплоотвода
③ Форма и размер теплопроводящего материала
Радиация: Явление, при котором высокотемпературные объекты излучают тепло непосредственно наружу.
Какие факторы влияют на тепловое излучение?
① Тепловое сопротивление окружающей среды и среды (в основном, воздуха)
② Характеристики самого материала, используемого для теплоотвода (как правило, темные цвета излучают сильнее, но на самом деле передача излучения не особенно важна, поскольку температура лампы не слишком высока, а излучение не очень интенсивное).
Конвекция: Способ передачи тепла посредством потока газа или жидкости.
Какие факторы влияют на тепловую конвекцию?
① Поток 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 недостаточно хороши, то у лампы возникнет множество проблем после продажи.
Однако на самом деле это лишь предзнаменования, а сейчас настало время сосредоточиться на главном.
Как потребитель может определить, хорошо ли рассеивает тепло лампа?
Наиболее профессиональный метод, безусловно, заключается в использовании профессионального оборудования для проведения испытаний на измерение температуры перехода.
Однако такое профессиональное оборудование может быть недоступно для обычных людей, поэтому нам остается лишь использовать самый традиционный метод — определять температуру лампы на ощупь.
Затем возникает новый вопрос. Лучше ли чувствовать жару или нет?
Если радиатор горячий на ощупь, это определенно нехорошо.
Если радиатор сильно нагревается на ощупь, значит, система охлаждения неисправна. Либо радиатор обладает недостаточной теплоотдачей, и тепло от чипа не рассеивается вовремя, либо площадь эффективного теплоотвода недостаточна, и имеются недостатки в конструкции.
Даже если корпус лампы не нагревается на ощупь, это не обязательно означает, что он исправен.
Когда светодиодная лампа работает исправно, хороший радиатор должен иметь более низкую температуру, но более холодный радиатор не обязательно является хорошим.
Чип не выделяет много тепла, хорошо проводит тепло, рассеивает достаточное количество тепла и не кажется слишком горячим на ощупь. Это хорошая система охлаждения, единственный «недостаток» — это некоторая нерациональность используемых материалов.
Если под подложкой есть примеси и отсутствует надёжный контакт с радиатором, тепло не будет отводиться и будет накапливаться на чипе. Снаружи он не горячий на ощупь, но внутри чип уже очень горячий.
Здесь я хотел бы порекомендовать полезный метод — «метод получасового освещения» — для определения качества теплоотвода.
Примечание: «Метод освещения в течение получаса» взят из статьи.
Метод освещения в течение получаса:Как мы уже говорили, как правило, с повышением температуры перехода светодиода световой поток уменьшается. Следовательно, измеряя изменение освещенности лампы, светящей в одном и том же месте, мы можем сделать вывод об изменении температуры перехода.
Сначала выберите место, куда не проникает внешний свет, и зажгите лампу.
После включения немедленно возьмите экспонометр и измерьте освещенность, например, до 1000 лк.
Не меняйте положения лампы и люксметра. Через полчаса снова измерьте освещенность с помощью люксметра. 500 лк означает, что световой поток снизился на 50%. Внутри очень жарко. Если прикоснуться к внешней поверхности, она по-прежнему в норме. Это означает, что тепло не вышло наружу. Разница.
Если измеренное значение составляет 900 лк, а освещенность снижается всего на 10%, это означает, что данные в норме, и теплоотвод очень хороший.
Область применения «метода получасового освещения»: Мы приводим кривые изменения «светового потока в зависимости от температуры перехода» для нескольких широко используемых микросхем. По этой кривой можно увидеть, на сколько люменов снизился световой поток, и косвенно определить, на сколько градусов Цельсия повысилась температура перехода.
Первая колонка:
Для чипа OSRAM S5 (30 30) световой поток снизился на 20 % по сравнению с 25 °C, а температура перехода превысила 120 °C.
Столбец дваo:
Для чипа OSRAM S8 (50 50) световой поток снизился на 20 % по сравнению с 25 °C, а температура перехода превысила 120 °C.
Третий столбец:
Для чипа OSRAM E5 (56 30) световой поток снизился на 20 % по сравнению с 25 °C, а температура перехода превысила 140 °C.
Четвертая колонка:
Для белого чипа OSLOM SSL 90 световой поток на 15% ниже, чем при 25 °C, а температура перехода превысила 120 °C.
Пятая колонка:
В чипе серии Luminus Sensus световой поток снизился на 15% по сравнению с 25℃, а температура перехода превысила 105℃.
Как видно из приведенных выше изображений, если освещенность в нагретом состоянии снижается на 20% через полчаса по сравнению с холодным состоянием, то температура перехода, по сути, превышает допустимый диапазон для данного чипа. В принципе, можно сделать вывод о ненадлежащем качестве системы охлаждения.
Конечно, это относится к большинству случаев, но во всем есть исключения, как показано на рисунке:
Конечно, для большинства светодиодов мы можем использовать метод получасовой экспозиции, чтобы определить, хороши они или нет, с погрешностью в 20%.
Вы усвоили урок? В будущем, выбирая светильники, нужно быть внимательным. Нельзя просто смотреть на внешний вид, нужно использовать свой острый глаз, чтобы сделать правильный выбор.
Дата публикации: 24 мая 2024 г.
