ทุกครั้งที่เราติดต่อสื่อสารกับลูกค้า คำว่า "การรับประกัน" จะถูกกล่าวถึงซ้ำๆ เสมอ ลูกค้าแต่ละรายต้องการระยะเวลาการรับประกันที่แตกต่างกัน ตั้งแต่สองปีถึงสามปี และบางรายต้องการห้าปี
แต่ในความเป็นจริง ในหลายกรณี ลูกค้าเองอาจไม่ทราบว่าระยะเวลารับประกันนี้มาจากไหน หรือพวกเขาเพียงแค่ทำตามคนส่วนใหญ่และคิดว่าหลอดไฟ LED ควรได้รับการรับประกันนานขนาดนั้น
วันนี้ ผมจะพาคุณเข้าสู่โลกของหลอดไฟ LED เพื่อค้นหาว่าอายุการใช้งานของหลอดไฟนั้นถูกกำหนดและตัดสินอย่างไร
ประการแรก เมื่อพูดถึงหลอด LED ในแง่ของรูปลักษณ์ เราสามารถบอกได้ทันทีว่ามันแตกต่างจากแหล่งกำเนิดแสงแบบดั้งเดิม เพราะหลอด LED เกือบทั้งหมดมีลักษณะเฉพาะที่โดดเด่น -แผ่นระบายความร้อน
แผ่นระบายความร้อนแบบต่างๆ ไม่ได้มีไว้เพื่อความสวยงามของหลอดไฟ LED แต่มีไว้เพื่อให้ LED ทำงานได้ดีขึ้น
แล้วลูกค้าก็จะสงสัยว่าทำไมแหล่งกำเนิดแสงแบบเดิม ๆ จึงไม่ค่อยใช้ตัวระบายความร้อน แต่ในยุค LED หลอดไฟเกือบทั้งหมดกลับใช้ตัวระบายความร้อน?
เนื่องจากแหล่งกำเนิดแสงแบบเดิมอาศัยการแผ่รังสีความร้อนในการเปล่งแสง เช่น หลอดไฟไส้ทังสเตน ซึ่งอาศัยความร้อนในการเปล่งแสง จึงไม่กลัวความร้อน แต่โครงสร้างพื้นฐานของ LED คือจุดเชื่อมต่อเซมิคอนดักเตอร์ PN หากอุณหภูมิสูงขึ้นเล็กน้อย ประสิทธิภาพการทำงานจะลดลง ดังนั้นการระบายความร้อนจึงมีความสำคัญมากสำหรับ LED
ก่อนอื่น เรามาดูส่วนประกอบและแผนผังวงจรของ LED กันก่อน
คำแนะนำ: ชิป LED จะสร้างความร้อนขณะทำงาน เราเรียกอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อ PN ภายในว่า อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อ (Tj)
และที่สำคัญที่สุด อายุการใช้งานของหลอดไฟ LED นั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อ
แนวคิดที่เราต้องเข้าใจ: เมื่อเราพูดถึงอายุการใช้งานของ LED นั้น ไม่ได้หมายความว่ามันใช้งานไม่ได้เลย แต่โดยทั่วไปแล้วเราจะคิดว่าเมื่อปริมาณแสงที่ LED ปล่อยออกมาเหลือเพียง 70% 'อายุการใช้งานของมันสิ้นสุดลงแล้ว'
จากรูปข้างต้น จะเห็นได้ว่า หากควบคุมอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อไว้ที่ 105°C ฟลักซ์ส่องสว่างของหลอด LED จะลดลงเหลือ 70% เมื่อใช้งานไปประมาณ 10,000 ชั่วโมง และหากควบคุมอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อไว้ที่ประมาณ 60°C อายุการใช้งานจะอยู่ที่ประมาณ 100,000 ชั่วโมงขึ้นไป โดยฟลักซ์ส่องสว่างจะลดลงเหลือ 70% ซึ่งอายุการใช้งานของหลอดไฟจะเพิ่มขึ้นถึง 10 เท่า
ในชีวิตประจำวัน สิ่งที่เราพบเห็นบ่อยที่สุดคือ อายุการใช้งานของ LED อยู่ที่ 50,000 ชั่วโมง ซึ่งจริงๆ แล้วเป็นข้อมูลที่ได้จากการควบคุมอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อไว้ที่ 85 องศาเซลเซียส
เนื่องจากอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่ออายุการใช้งานของหลอดไฟ LED ดังนั้นจะลดอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อได้อย่างไร? ไม่ต้องกังวลไป ก่อนอื่นเรามาดูกันก่อนว่าหลอดไฟระบายความร้อนอย่างไร หลังจากเข้าใจวิธีการระบายความร้อนแล้ว คุณก็จะรู้วิธีลดอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อได้เอง
หลอดไฟระบายความร้อนได้อย่างไร?
ก่อนอื่น คุณต้องรู้จักวิธีการถ่ายเทความร้อนพื้นฐาน 3 วิธี ได้แก่ การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสี
ช่องทางการถ่ายเทความร้อนหลักของหม้อน้ำ ได้แก่ การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสีภายใต้การพาความร้อนตามธรรมชาติ
หลักการพื้นฐานของการถ่ายเทความร้อน:
การนำไฟฟ้า: วิธีการที่ความร้อนถ่ายเทไปตามวัตถุจากส่วนที่อุ่นกว่าไปยังส่วนที่เย็นกว่า
ปัจจัยใดบ้างที่มีผลต่อการนำความร้อน?
① ค่าการนำความร้อนของวัสดุระบายความร้อน
② ความต้านทานความร้อนที่เกิดจากโครงสร้างระบายความร้อน
③ รูปทรงและขนาดของวัสดุที่นำความร้อนได้ดี
รังสี: ปรากฏการณ์ที่วัตถุที่มีอุณหภูมิสูงแผ่ความร้อนออกมาโดยตรง
ปัจจัยใดบ้างที่ส่งผลต่อการแผ่รังสีความร้อน?
① ความต้านทานความร้อนของสภาพแวดล้อมและตัวกลางโดยรอบ (โดยพิจารณาอากาศเป็นหลัก)
② คุณลักษณะของวัสดุที่แผ่รังสีความร้อนเอง (โดยทั่วไปสีเข้มจะแผ่รังสีได้แรงกว่า แต่ในความเป็นจริงการถ่ายเทความร้อนไม่สำคัญมากนัก เนื่องจากอุณหภูมิของหลอดไฟไม่สูงมากนักและการแผ่รังสีไม่แรงมาก)
การพาความร้อน: วิธีการถ่ายเทความร้อนโดยการไหลของก๊าซหรือของเหลว
ปัจจัยใดบ้างที่ส่งผลต่อการพาความร้อน?
① การไหลและความเร็วของก๊าซ
② ความจุความร้อนจำเพาะ ความเร็วการไหล และปริมาตรของของเหลว
ในหลอดไฟ LED นั้น แผ่นระบายความร้อนคิดเป็นสัดส่วนใหญ่ของต้นทุนหลอดไฟ ดังนั้น ในแง่ของโครงสร้างแผ่นระบายความร้อน หากวัสดุและการออกแบบไม่ดีพอ หลอดไฟก็จะมีปัญหาหลังการขายมากมาย
อย่างไรก็ตาม ความจริงแล้ว นี่เป็นเพียงลางบอกเหตุ และตอนนี้คือจุดสนใจหลัก
ในฐานะผู้บริโภค คุณจะตัดสินได้อย่างไรว่าหลอดไฟนั้นระบายความร้อนได้ดีหรือไม่?
วิธีที่เป็นมืออาชีพที่สุดคือการใช้อุปกรณ์ระดับมืออาชีพในการทดสอบอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อ
อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ระดับมืออาชีพเช่นนั้นอาจมีราคาแพงเกินไปสำหรับคนทั่วไป ดังนั้นสิ่งที่เราเหลืออยู่ก็คือการใช้วิธีแบบดั้งเดิมที่สุด นั่นคือการสัมผัสหลอดไฟเพื่อตรวจวัดอุณหภูมิ
จากนั้นคำถามใหม่ก็เกิดขึ้นมา คือ รู้สึกร้อนหรือไม่ร้อน แบบไหนดีกว่ากัน?
ถ้าหม้อน้ำร้อนเมื่อคุณสัมผัส นั่นแสดงว่าไม่ดีแน่นอน
หากหม้อน้ำร้อนเมื่อสัมผัส แสดงว่าระบบระบายความร้อนมีปัญหา อาจเป็นเพราะหม้อน้ำมีประสิทธิภาพในการระบายความร้อนไม่เพียงพอ ทำให้ความร้อนจากชิปไม่สามารถระบายออกได้ทันเวลา หรือพื้นที่ระบายความร้อนมีประสิทธิภาพไม่เพียงพอ และมีข้อบกพร่องในการออกแบบโครงสร้าง
ถึงแม้ตัวโคมไฟจะไม่ร้อนเมื่อสัมผัส ก็ไม่ได้หมายความว่ามันจะดีเสมอไป
เมื่อหลอดไฟ LED ทำงานได้อย่างถูกต้อง หม้อน้ำที่ดีจะต้องมีอุณหภูมิต่ำ แต่หม้อน้ำที่เย็นกว่าก็ไม่ได้หมายความว่าจะเป็นหม้อน้ำที่ดีเสมอไป
ชิปตัวนี้ไม่สร้างความร้อนมากนัก นำความร้อนได้ดี ระบายความร้อนได้เพียงพอ และไม่รู้สึกร้อนเกินไปเมื่อถืออยู่ในมือ นี่คือระบบระบายความร้อนที่ดี ข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือมันสิ้นเปลืองวัสดุไปหน่อย
หากมีสิ่งเจือปนอยู่ใต้แผ่นรองรับและไม่มีการสัมผัสที่ดีกับแผ่นระบายความร้อน ความร้อนจะไม่ถูกถ่ายเทออกไปและจะสะสมอยู่บนชิป ภายนอกอาจไม่ร้อนเมื่อสัมผัส แต่ชิปภายในนั้นร้อนมากแล้ว
ในที่นี้ ผมขอแนะนำวิธีการที่มีประโยชน์วิธีหนึ่ง คือ "วิธีการให้แสงสว่างครึ่งชั่วโมง" เพื่อตรวจสอบว่าการระบายความร้อนนั้นดีหรือไม่
หมายเหตุ: "วิธีการให้แสงสว่างครึ่งชั่วโมง" มาจากบทความ
วิธีการให้แสงสว่างครึ่งชั่วโมง:ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ โดยทั่วไปแล้ว เมื่ออุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อ LED เพิ่มขึ้น ฟลักซ์แสงจะลดลง ดังนั้น ตราบใดที่เราวัดการเปลี่ยนแปลงของความสว่างของหลอดไฟที่ส่องไปยังตำแหน่งเดียวกัน เราก็สามารถอนุมานการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อได้
ขั้นแรก เลือกสถานที่ที่ไม่มีแสงรบกวนจากภายนอก แล้วจุดโคมไฟ
หลังจากเปิดไฟแล้ว ให้ใช้เครื่องวัดแสงวัดค่าทันที ตัวอย่างเช่น 1000 ลักซ์
คงตำแหน่งของหลอดไฟและเครื่องวัดความสว่างไว้เหมือนเดิม หลังจากครึ่งชั่วโมง ให้ใช้เครื่องวัดความสว่างวัดอีกครั้ง ค่า 500 ลักซ์ หมายความว่าฟลักซ์แสงลดลง 50% ภายในร้อนจัด แต่ถ้าสัมผัสภายนอกแล้วยังไม่ร้อน แสดงว่าความร้อนยังไม่ระบายออกมา (ความแตกต่าง)
หากค่าที่วัดได้คือ 900 ลักซ์ และความสว่างลดลงเพียง 10% แสดงว่าข้อมูลนั้นอยู่ในเกณฑ์ปกติและการระบายความร้อนทำได้ดีมาก
ขอบเขตการใช้งานของ "วิธีการให้แสงสว่างครึ่งชั่วโมง": เราใช้กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง "ฟลักซ์ส่องสว่างกับอุณหภูมิรอยต่อ" ของชิปที่ใช้กันทั่วไปหลายชนิด จากกราฟนี้ เราสามารถดูได้ว่าฟลักซ์ส่องสว่างลดลงไปกี่ลูเมน และเราสามารถทราบได้โดยอ้อมว่าอุณหภูมิรอยต่อเพิ่มขึ้นเป็นกี่องศาเซลเซียส
คอลัมน์ที่หนึ่ง:
สำหรับชิป OSRAM S5 (30 30) ฟลักซ์แสงลดลง 20% เมื่อเทียบกับ 25°C และอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อสูงเกิน 120°C
คอลัมน์ two:
สำหรับชิป OSRAM S8 (50 50) ฟลักซ์แสงลดลง 20% เมื่อเทียบกับอุณหภูมิ 25°C และอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อสูงเกิน 120°C
คอลัมน์ที่สาม:
สำหรับชิป OSRAM E5 (56 30) ฟลักซ์แสงลดลง 20% เมื่อเทียบกับ 25°C และอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อสูงเกิน 140°C
คอลัมน์ที่สี่:
สำหรับชิปสีขาว OSLOM SSL 90 นั้น ฟลักซ์การส่องสว่างต่ำกว่าที่อุณหภูมิ 25°C ถึง 15% และอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อสูงเกิน 120°C
คอลัมน์ที่ห้า:
ชิป Luminus Sensus Series มีฟลักซ์แสงลดลง 15% เมื่อเทียบกับอุณหภูมิ 25℃ และอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อสูงเกิน 105℃
จากภาพข้างต้น จะเห็นได้ว่าหากความสว่างในสภาวะร้อนลดลง 20% หลังจากครึ่งชั่วโมงเมื่อเทียบกับสภาวะเย็น แสดงว่าอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อเกินช่วงความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ของชิปแล้ว ซึ่งสามารถสรุปได้ว่าระบบระบายความร้อนไม่ได้มาตรฐาน
แน่นอนว่านี่คือกรณีส่วนใหญ่ และทุกอย่างย่อมมีข้อยกเว้น ดังแสดงในรูป:
แน่นอนว่า สำหรับหลอด LED ส่วนใหญ่ เราสามารถใช้การทดสอบการส่องสว่างครึ่งชั่วโมงเพื่อตัดสินว่าหลอดนั้นดีหรือไม่ดี โดยพิจารณาจากค่าการลดลงไม่เกิน 20%
คุณได้เรียนรู้แล้วหรือยัง? ในอนาคตเมื่อคุณเลือกซื้อโคมไฟ คุณต้องใส่ใจให้มากขึ้น คุณไม่ควรดูแค่รูปลักษณ์ภายนอกของโคมไฟ แต่ต้องใช้สายตาที่เฉียบคมในการเลือกโคมไฟด้วย
วันที่เผยแพร่: 24 พฤษภาคม 2567
