ทุกครั้งที่เราสื่อสารกับลูกค้า เราจะพูดถึงคำๆ หนึ่งซ้ำแล้วซ้ำเล่า นั่นคือ การรับประกัน ลูกค้าแต่ละรายต้องการระยะเวลาการรับประกันที่แตกต่างกัน ตั้งแต่สองปีถึงสามปี และบางรายต้องการห้าปี
แต่ในความเป็นจริง ในหลายกรณี ลูกค้าเองก็อาจไม่ทราบว่าระยะเวลาการรับประกันนี้มาจากไหน หรือพวกเขาเพียงแค่ทำตามคนส่วนใหญ่และคิดว่า LED ควรได้รับการรับประกันเป็นเวลานานขนาดนั้น
วันนี้ฉันจะพาคุณเข้าสู่โลกของ LED เพื่อดูว่าอายุการใช้งานของหลอดไฟถูกกำหนดและตัดสินอย่างไร
ประการแรก เมื่อพูดถึง LED ในแง่ของรูปลักษณ์ เราสามารถบอกได้ในทันทีว่า LED เหล่านี้แตกต่างจากแหล่งกำเนิดแสงแบบดั้งเดิม เนื่องจาก LED เกือบทั้งหมดมีคุณลักษณะที่โดดเด่น -แผ่นระบายความร้อน
ฮีตซิงก์แบบต่างๆ ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อความสวยงามของหลอดไฟ LED แต่เพื่อให้หลอดไฟ LED ทำงานได้ดีขึ้น
แล้วลูกค้าคงสงสัยว่าทำไมแหล่งกำเนิดแสงในอดีตถึงไม่ค่อยใช้หม้อน้ำ แต่ในยุค LED หลอดไฟแทบทั้งหมดกลับใช้หม้อน้ำ
เนื่องจากแหล่งกำเนิดแสงในอดีตอาศัยรังสีความร้อนในการเปล่งแสง เช่น หลอดไฟไส้ทังสเตน ซึ่งอาศัยความร้อนในการเปล่งแสง จึงไม่กลัวความร้อน โครงสร้างพื้นฐานของ LED คือสารกึ่งตัวนำ PN junction หากอุณหภูมิสูงขึ้นเล็กน้อย ประสิทธิภาพการทำงานจะลดลง ดังนั้นการระบายความร้อนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ LED
ก่อนอื่นมาดูองค์ประกอบและแผนผังของ LED กันก่อน
เคล็ดลับ: ชิป LED จะสร้างความร้อนขณะทำงาน อุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อ PN ภายในเรียกว่าอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อ (Tj)
และที่สำคัญที่สุดอายุการใช้งานของหลอดไฟ LED มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อ
แนวคิดที่เราต้องเข้าใจ: เมื่อเราพูดถึงอายุการใช้งานของ LED ไม่ได้หมายความว่าจะไม่สามารถใช้งานได้เลย แต่เมื่อแสงสว่างของ LED ถึง 70% โดยทั่วไปเราคิดว่า 'อายุการใช้งานของมันสิ้นสุดลงแล้ว'
จากภาพด้านบนจะเห็นได้ว่า หากควบคุมอุณหภูมิบริเวณจุดเชื่อมต่อไว้ที่ 105°C ฟลักซ์ส่องสว่างของหลอดไฟ LED จะลดลงเหลือ 70% เมื่อใช้งานหลอดไฟ LED เป็นเวลาประมาณ 10,000 ชั่วโมง และหากควบคุมอุณหภูมิบริเวณจุดเชื่อมต่อไว้ที่ประมาณ 60°C ฟลักซ์ส่องสว่างจะลดลงเหลือ 70% อายุการใช้งานของหลอดไฟจะเพิ่มขึ้น 10 เท่า
ในชีวิตประจำวันสิ่งที่เราพบเจอบ่อยที่สุดคืออายุการใช้งานของ LED คือ 50,000 ชั่วโมง ซึ่งถือเป็นข้อมูลเมื่อควบคุมอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อไว้ที่ 85°C
เนื่องจากอุณหภูมิบริเวณจุดเชื่อมต่อมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่ออายุการใช้งานของหลอดไฟ LED แล้วจะลดอุณหภูมิบริเวณจุดเชื่อมต่อได้อย่างไร? ไม่ต้องกังวล มาดูกันก่อนว่าหลอดไฟระบายความร้อนได้อย่างไร หลังจากเข้าใจวิธีการระบายความร้อนแล้ว คุณจะรู้วิธีลดอุณหภูมิบริเวณจุดเชื่อมต่ออย่างเป็นธรรมชาติ
โคมไฟระบายความร้อนได้อย่างไร?
ก่อนอื่น คุณต้องรู้สามวิธีพื้นฐานของการถ่ายเทความร้อน ได้แก่ การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสี
เส้นทางการถ่ายทอดหลักของหม้อน้ำคือการนำความร้อนและการพาความร้อน และการกระจายความร้อนด้วยการแผ่รังสีภายใต้การพาความร้อนตามธรรมชาติ
หลักการพื้นฐานของการถ่ายเทความร้อน:
การนำไฟฟ้า: วิธีที่ความร้อนเดินทางไปตามวัตถุจากส่วนที่อุ่นกว่าไปยังส่วนที่เย็นกว่า
ปัจจัยใดบ้างที่มีผลต่อการนำความร้อน?
① การนำความร้อนของวัสดุระบายความร้อน
② ความต้านทานความร้อนที่เกิดจากโครงสร้างระบายความร้อน
③ รูปร่างและขนาดของวัสดุที่นำความร้อน
รังสี: ปรากฏการณ์ที่วัตถุมีอุณหภูมิสูงแผ่ความร้อนออกไปโดยตรง
ปัจจัยใดบ้างที่มีผลต่อการแผ่รังสีความร้อน?
① ความต้านทานความร้อนของสภาพแวดล้อมและตัวกลางโดยรอบ (โดยพิจารณาจากอากาศเป็นหลัก)
② ลักษณะของวัสดุที่แผ่รังสีความร้อน (โดยทั่วไปสีเข้มจะแผ่รังสีได้แรงกว่า แต่ในความเป็นจริง การถ่ายเทรังสีไม่ได้สำคัญเป็นพิเศษ เพราะอุณหภูมิของหลอดไฟไม่สูงเกินไปและการแผ่รังสีไม่แรงมาก)
การพาความร้อน: วิธีการถ่ายเทความร้อนโดยการไหลของก๊าซหรือของเหลว
ปัจจัยใดบ้างที่ส่งผลต่อการพาความร้อน?
① อัตราการไหลและความเร็วของก๊าซ
② ความจุความร้อนจำเพาะ ความเร็วการไหล และปริมาตรของของเหลว
สำหรับหลอดไฟ LED ฮีตซิงก์มีส่วนสำคัญต่อต้นทุนของหลอดไฟ ดังนั้น หากพิจารณาถึงโครงสร้างของหม้อน้ำแล้ว หากวัสดุและการออกแบบไม่ดีพอ หลอดไฟก็จะมีปัญหาหลังการขายมากมาย
อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริงแล้ว นี่เป็นเพียงการบอกล่วงหน้าเท่านั้น และตอนนี้เป็นเพียงจุดเน้น
ในฐานะผู้บริโภค เราจะตัดสินได้อย่างไรว่าการระบายความร้อนของโคมไฟดีหรือไม่?
วิธีที่เป็นมืออาชีพที่สุดคือการใช้อุปกรณ์ระดับมืออาชีพในการทดสอบอุณหภูมิบริเวณทางแยก
อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ระดับมืออาชีพดังกล่าวอาจเป็นภาระสำหรับคนทั่วไป ดังนั้น สิ่งที่เราเหลืออยู่ก็คือการใช้วิธีดั้งเดิมที่สุดอย่างการสัมผัสโคมไฟเพื่อตรวจจับอุณหภูมิ
แล้วคำถามใหม่ก็เกิดขึ้น จะดีกว่าไหมถ้ารู้สึกร้อนหรือไม่ร้อน?
ถ้าหม้อน้ำร้อนเมื่อสัมผัสแสดงว่าไม่ดีแน่นอน
หากหม้อน้ำร้อนจนสัมผัสไม่ได้ แสดงว่าระบบระบายความร้อนน่าจะมีปัญหา หม้อน้ำอาจมีประสิทธิภาพการระบายความร้อนไม่เพียงพอ และระบายความร้อนจากชิปได้ไม่หมด หรือพื้นที่ระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพไม่เพียงพอ และการออกแบบโครงสร้างอาจบกพร่อง
แม้ว่าตัวโคมไฟจะไม่ร้อนเมื่อสัมผัส แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าจะดีเสมอไป
เมื่อหลอดไฟ LED ทำงานอย่างถูกต้อง หม้อน้ำที่ดีจะต้องมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่า แต่หม้อน้ำที่เย็นกว่าก็ไม่จำเป็นว่าจะต้องเป็นหม้อน้ำที่ดีเสมอไป
ชิปไม่ก่อให้เกิดความร้อนมากนัก นำความร้อนได้ดี ระบายความร้อนได้ดี และไม่รู้สึกร้อนเกินไปเมื่อถือใช้งาน นี่เป็นระบบระบายความร้อนที่ดี ข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือสิ้นเปลืองวัสดุไปเล็กน้อย
หากมีสิ่งสกปรกอยู่ใต้วัสดุพิมพ์และไม่มีการสัมผัสกับฮีตซิงก์อย่างเหมาะสม ความร้อนจะไม่ถูกถ่ายเทออกไปและจะสะสมบนชิป ถึงแม้ว่าภายนอกจะไม่ร้อนเมื่อสัมผัส แต่ชิปภายในก็ร้อนมากอยู่แล้ว
ในที่นี้ ผมขอแนะนำวิธีที่มีประโยชน์อย่างหนึ่ง คือ “วิธีการส่องสว่างครึ่งชั่วโมง” เพื่อตรวจสอบว่าการกระจายความร้อนดีหรือไม่
หมายเหตุ: “วิธีการส่องสว่างครึ่งชั่วโมง” มาจากบทความ
วิธีการส่องสว่างครึ่งชั่วโมง:ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว โดยทั่วไปเมื่ออุณหภูมิจุดเชื่อมต่อของหลอด LED เพิ่มขึ้น ฟลักซ์ส่องสว่างจะลดลง ดังนั้น ตราบใดที่เราวัดการเปลี่ยนแปลงของความสว่างของหลอดไฟที่ส่องสว่างในตำแหน่งเดียวกัน เราก็สามารถอนุมานการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อได้
ขั้นแรก เลือกสถานที่ที่ไม่ถูกรบกวนจากแสงภายนอก และจุดไฟโคมไฟ
หลังจากจุดไฟแล้ว ให้รีบหยิบเครื่องวัดแสงมาวัดทันที เช่น 1,000 ลักซ์
คงตำแหน่งของหลอดไฟและมิเตอร์วัดความสว่างไว้เท่าเดิม หลังจากผ่านไปครึ่งชั่วโมง ให้ใช้มิเตอร์วัดความสว่างอีกครั้ง 500 ลักซ์ หมายความว่าฟลักซ์ส่องสว่างลดลง 50% ภายในห้องร้อนมาก หากสัมผัสภายนอกห้องก็ยังไม่ร้อน หมายความว่าความร้อนยังไม่ออกมา ความแตกต่าง
หากค่าที่วัดได้คือ 900 ลักซ์ และการส่องสว่างลดลงเพียง 10% แสดงว่าข้อมูลเป็นปกติและมีการระบายความร้อนที่ดีมาก
ขอบเขตการประยุกต์ใช้ "วิธีการส่องสว่างครึ่งชั่วโมง": เราได้แจกแจงเส้นโค้งการเปลี่ยนแปลง "ฟลักซ์ส่องสว่างเทียบกับอุณหภูมิรอยต่อ" ของชิปที่ใช้กันทั่วไปหลายตัว จากเส้นโค้งนี้ เราจะเห็นว่าฟลักซ์ส่องสว่างลดลงไปกี่ลูเมน และเราสามารถทราบทางอ้อมได้ว่าอุณหภูมิรอยต่อเพิ่มขึ้นกี่องศาเซลเซียส
คอลัมน์ที่หนึ่ง:
สำหรับชิป OSRAM S5 (30 30) ฟลักซ์ส่องสว่างลดลง 20% เมื่อเทียบกับ 25°C และอุณหภูมิบริเวณรอยต่อก็สูงเกิน 120°C
คอลัมน์ two:
สำหรับชิป OSRAM S8 (50 50) ฟลักซ์ส่องสว่างลดลง 20% เมื่อเทียบกับ 25°C และอุณหภูมิบริเวณรอยต่อก็สูงเกิน 120°C
คอลัมน์ที่สาม:
สำหรับชิป OSRAM E5 (56 30) ฟลักซ์ส่องสว่างลดลง 20% เมื่อเทียบกับ 25°C และอุณหภูมิบริเวณรอยต่อก็สูงเกิน 140°C
คอลัมน์ที่สี่:
สำหรับชิปสีขาว OSLOM SSL 90 ฟลักซ์ส่องสว่างต่ำกว่าที่อุณหภูมิ 25°C ถึง 15% และอุณหภูมิบริเวณรอยต่อเกิน 120°C
คอลัมน์ที่ห้า:
ชิป Luminus Sensus Serise ฟลักซ์แสงลดลง 15% เมื่อเทียบกับ 25℃ และอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อเกิน 105℃
จากภาพด้านบนจะเห็นได้ว่า หากความสว่างในสภาวะร้อนลดลง 20% หลังจากผ่านไปครึ่งชั่วโมงเมื่อเทียบกับสภาวะเย็น แสดงว่าอุณหภูมิบริเวณรอยต่อนั้นเกินขีดจำกัดความคลาดเคลื่อนของชิปไปโดยพื้นฐานแล้ว ดังนั้นจึงสามารถตัดสินได้ว่าระบบระบายความร้อนยังไม่ผ่านมาตรฐาน
แน่นอนว่านี่คือกรณีส่วนใหญ่ และทุกอย่างมีข้อยกเว้น ดังที่แสดงในรูป:
แน่นอนว่าสำหรับ LED ส่วนใหญ่ เราสามารถใช้วิธีการให้แสงสว่างครึ่งชั่วโมงเพื่อตัดสินว่าดีหรือไม่ภายในระยะลดลง 20%
ได้เรียนรู้หรือยัง? การเลือกโคมไฟในอนาคตต้องใส่ใจ เราไม่สามารถมองแค่รูปลักษณ์ภายนอกของโคมไฟได้ แต่ต้องใช้สายตาอันเฉียบคมในการเลือกโคมไฟ
เวลาโพสต์: 24 พฤษภาคม 2567
