Efectele caldurii asupra modului de functionare a LED-urilor

Pentru tehnologia LED, căldura este cel mai mare dușman. De la cipul LED până la produse conexe, cum ar fi benzi cu LED, becuri și corpuri de iluminat, temperatura ridicată de funcționare poate duce la o scădere semnificativă a performanței urmata apoi de o defecțiune mecanică.

Modul în care un LED se comportă atunci când este supus la temperaturi de funcționare mai mari este direct legat de calitatea acestuia. LED-urile de înaltă calitate (cum ar fi cele de la Nichia sau Cree) vor funcționa în parametri și la temperaturi ridicate, în timp ce LED-urile de calitate scăzută se vor defecta, își vor schimba culoarea, luminozitatea sau o combinație a acestora.

Majoritatea oamenilor nu sunt conștienți de acest fapt, deoarece, în general, conferă căldurii o conotație pozitivă. Concepția greșită potrivit căreia căldura este bună provine și de la faptul că soarele și clasicele becuri au un fascicul cald. Căldura provine din cantitatea semnificativă de radiații infraroșii din spectrul lor, care poate fi suficient de ridicat pentru a utiliza lămpi incandescente pentru a menține mâncarea caldă in restaurante.

 

Comparația dintre spectrul LED (linia albastră), fluorescentă (linia verde) și soarele (linia portocalie), lămpile incandescente / halogene (linia purpură) explică de ce acestea din urmă au și un fascicul cald.

Căldura și tehnologia LED

Pentru tehnologia LED trebuie să evităm funcționarea la temperaturi peste cele specificate de producător. În caz contrar, se vor intampla cel puțin una dintre următoarele situații:

  • Defecțiune completa a LED-ului
  • Fluxul de lumină este redus permanent (degradarea lumenilor) chiar dacă problema de temperatura ridicate este rezolvată
  • Fluxul de lumină este redus temporar, în timp ce LED-ul funcționează la temperatură ridicată
  • Nuanța de lumina alba a LED-ului se schimba
Să vedem ce înseamnă fiecare:

1. Defecțiune completă a LED-ului

Majoritatea materialelor care compun un LED nu rezistă la temperaturi ridicate și atunci când „cea mai slabă verigă” atinge punctul de rupere, LED-ul va eșua. Acest lucru poate fi observat vizual în multe cazuri, ca in imaginea de mai jos cu un LED cu 4 cipuri arse.

2. Slăbirea permanentă a luminii LED (degradarea lumenului)

Înainte ca „cea mai slabă legătură” din interiorul unui LED să ajungă la punctul de rupere (ca mai sus), aceasta sau celelalte materiale, vor suferi modificări treptate și permanente. Acestea vor rezulta în scăderea permanenta a puterii de lumină a LED-ului. Putem înțelege cu ușurință acest lucru printr-o analogie cu anvelopele unui automobil. Deoarece materialele care alcătuiesc o anvelopă sunt supuse uzurii, mașina nu va frâna la fel de eficient și va avea dificultăți în menținerea aderentei.

Întrucât trebuie să înlocuim anvelopele în timp util și să nu așteptam o defecțiune catastrofală similar, lămpile sau corpurile de iluminat cu LED-uri ar trebui înlocuite atunci când lumina lor a slăbit prea mult.

De obicei, LED-ul trebuie înlocuit atunci când a pierdut 30% din fluxul inițială de lumină. O afirmație echivalentă este „fluxul de lumină este la 70% din valoarea inițială” și are acronimul „L70”. Aceasta este de fapt definiția pentru durata de viață a LED-urilor și nu momentul în care LED-ul se arde complet. În imaginea de mai jos, LED-ul din stânga are o durată de viață de 35.000 de ore, iar cel din dreapta (Nichia) 100.000 de ore de viață, ambele la o temperatură de 85 ° C.

Rapiditatea cu care materialele din interiorul unui LED se degradează până la punctul în care trebuie să îl înlocuim (durata de viață L70, pierderea de lumină de 30%) depinde foarte mult de temperatura de funcționare, de calitatea materialelor și de designul chipului LED. In funcție de acești factori diodele LED  ar putea pierde 30% din lumină în câteva mii de ore sau în peste 200.000 de ore, după cum arată cele două grafice.

Spre surprinderea unora, durata de viață a LED-urilor poate fi de până la 2000 de ore în unele cazuri.

3. Puterea de lumină este redusă temporar, cat timp ce LED-ul funcționează la temperaturi ridicate

Temperatura nu are doar o influență pe termen lung asupra duratei de viață a LED-urilor, ci are și o influență imediată asupra performanței sale. Pentru a continua analogia cu anvelopele și automobilele, anvelopele de iarnă au o performanță în scădere treptată pe măsura ce temperatura exterioară crește peste 7°C, în timp ce anvelopele de vară au din ce în ce mai multe probleme, când temperatura exterioară scade sub 7°C Temperatura de 7°C nu este aleasă la întâmplare, ci este standardul industriei, bazat pe testare și pe proprietățile cauciucului folosit pentru anvelope.

Performanța LED-urilor are o relație similară cu temperatura cu o diferență importantă: nu există o valoare standard a temperaturii, nici un prag de 7°C. În schimb, calitatea materialelor și designul pachetului cu LED-uri determina efectele temperaturii de funcționare, cu diferențe extreme de la o marcă LED la alta.

De exemplu, la 75 ° C, performanța unui LED poate fi cu 5% -70% mai mică decât ceea ce ne-am aștepta de la el (ceea ce este scris în fișa tehnică).

4. Nuanța de lumina alba a LED-ului se schimba

Pe lângă durata de viață și performanța, căldura influențează și temperatura de culoare a luminii albe (nuanța de alb). LED-urile cu materialele de calitate slabă sau designul deficitar se pot schimba în așa fel, atunci când sunt expuse la temperaturi ridicate, încât lumina albă devine aproape albastră, permanent.

 

Un exemplu in care se poate vedea efectele 2, 3 și 4 prezentate mai sus, cumulat:

Având în vedere cele de mai sus, am selectat LED-urile Nichia 757G pentru majoritatea benzilor din oferta noastră. Designul proprietar Nichia al LED-ului 757G are cea mai bună rezistență de pe piață la temperaturi ridicate și, prin urmare, cea mai bună performanță în majoritatea aplicațiilor.

LumiFlex Nichia 757G Flexible LED Strips

Share: