В современном освещении произошла революция благодаря технологии-светодиодов (LED), которая обеспечивает энергоэффективность, долговечность и разнообразие. Вопрос о том,светодиодные фонариТем не менее, по-прежнему часто задают вопросы о перегреве и о том, как они контролируют тепловую мощность по сравнению с лампами накаливания или люминесцентными лампами. Несмотря на то, что светодиоды часто рекламируются как «крутые» варианты освещения, производство тепла все еще возможно. В этой статье сравнивается управление температурным режимом светодиодов с управлением обычными лампами, исследуются научные данные, лежащие в основе производства тепла светодиодами, и рассматриваются последствия для срока службы, производительности и безопасности.
Как работают-выделяющие тепло светодиоды?
Светодиоды действительно выделяют тепло, в отличие от того, что думают многие, но их работа сильно отличается от работы предыдущих технологий освещения.
Наука о тепловыделении светодиодами
Электролюминесценция — процесс, при котором электричество протекает через полупроводниковый материал, активируя электроны и высвобождая фотоны (свет), — это то, как светодиоды производят свет. Однако не вся энергия преобразуется в свет. Полупроводниковый переход, который является центром светодиодного чипа, — это место, где около 70–80% электрической энергии светодиодов преобразуется в тепло. Чтобы диод продолжал работать и избегал повреждений, необходимо отводить это тепло.
Важные отличия от старых лампочек
Вольфрамовые нити нагреваются до блеска в лампах накаливания. Они теряют более 90% своей энергии в виде тепла, которое излучается в виде инфракрасного излучения. Существует опасность ожога, поскольку стеклянная колба сильно нагревается.
Люминесцентные лампы. Люминесцентные лампы излучают свет за счет люминофорного покрытия и паров ртути. Примерно 80% их энергии теряется в виде тепла, которое выделяется на электродах и через балласт.
Светодиоды в целом генерируют меньше лишнего тепла, но из-за их небольшого размера тепло концентрируется на переходе, что требует сложного управления температурным режимом для предотвращения преждевременного выхода из строя.
Светодиодное управление температурным режимом по сравнению с обычными лампами
На долговечность, безопасность и эффективность систем освещения влияет то, как контролируется тепло.
1. Рассеяние тепла светодиодами
Для отвода тепла от полупроводника в светодиодах используются как пассивные, так и активные методы охлаждения:
Радиаторы: Радиаторы из меди или алюминия используют проводимость для поглощения и распределения тепла. Их ребристая конструкция оптимизирует площадь поверхности воздушного потока.
Термопрокладки и клеи. Эти вещества увеличивают передачу тепла за счет улучшения контакта между светодиодным чипом и радиатором.
Конструкция печатной платы. Вторичные радиаторы изготавливаются с использованием печатных плат (PCB) с металлическими сердечниками, например, из алюминиевых печатных плат.
Активное охлаждение. Для быстрого рассеивания тепла в мощных-светодиодах (например, в светильниках стадионов) могут использоваться жидкостное охлаждение или вентиляторы.
Пример: для отвода тепла от диода стандартная светодиодная лампа имеет в своем основании радиатор, который часто скрывается за пластиковым корпусом.
2. Управление теплом в старых лампочках
Лампы накаливания выделяют тепло в окружающий воздух. Хотя термоконтроль не требуется, слишком большое количество тепла может повредить соседние материалы или приспособления.
Балласты используются в люминесцентных лампах для регулирования тока и снижения нагрева электродов. Однако накопление тепла может сократить срок службы закрытых светильников.
Сравнение температур
Светодиоды: температура поверхности варьируется от 30 до 50 градусов (от 86 до 122 градусов по Фаренгейту), а рабочая температура на стыке составляет от 60 до 85 градусов (от 140 до 185 градусов по Фаренгейту).
Нити ламп накаливания могут достигать 2500 градусов (4532 градусов по Фаренгейту), а температура поверхности превышает 150 градусов (302 градуса по Фаренгейту).
Температура балласта в люминесцентных трубках может достигать 100 градусов (212 градусов по Фаренгейту), но температура поверхности обычно колеблется от 40 до 50 градусов (от 104 до 122 градусов по Фаренгейту).
Несмотря на то, что светодиоды в целом работают более эффективно, их локализованное тепло необходимо тщательно контролировать, чтобы предотвратить «тепловой выход из-под контроля» — состояние, при котором эффективность диода ухудшается при повышении температуры.
Почему важен перегрев: опасности и последствия
Неадекватное управление теплом светодиодов может привести к:
Уменьшение срока службы: деградация люмена ускоряется при высоких температурах. При перегреве светодиоды с ресурсом 50 000 часов могут выйти из строя через 10 000 часов.
Цветовой сдвиг: нежелательные цветовые сдвиги, такие как синие оттенки, вызваны разрушением люминофорного покрытия белых светодиодов при нагревании.
Потеря эффективности: слишком большое количество тепла приводит к тому, что полупроводник становится более устойчивым, что снижает количество света, производимого на ватт.
Риски для безопасности: хотя и редко, длительный перегрев может нанести вред водителям или привести к возгоранию горючих материалов в светильниках плохой конструкции.
Анализ закрытых светильников
Без достаточной вентиляции светодиодные лампы, используемые в закрытых светильниках,-например, встраиваемых потолочных светильниках-часто перегреваются. Поскольку обычные светодиоды могут слишком быстро выйти из строя в ограниченном пространстве, производители указывают, рассчитана ли лампа на такие условия.
Инновации в области управления температурным режимом для проектирования светодиодов
Улучшения в инженерии и материаловедении повысилиВЕЛтепловыделение:
1. Технология, известная как чип-на-плате (COB).
Благодаря непосредственной установке множества диодов на подложку светодиоды COB рассеивают тепло по большей площади поверхности. В результате повышается эффективность и снижается температура перехода.
2. Упаковки из керамики
Керамические корпуса, в отличие от пластиковых, обеспечивают превосходную теплопроводность и устойчивость к тепловым нагрузкам в высококачественных-светодиодах.
3. Интеллектуальное тепловое втягивание
Чтобы предотвратить поломку, некоторые водители имеют датчики, которые в случае превышения температуры выше допустимых пределов затемняют или отключают светодиод.
4. Теплоотводы из графена
Слои графена используются в экспериментальных светодиодах для улучшения рассеивания тепла, что может полностью изменить управление температурным режимом.
Применение светодиодных и обычных ламп: сравнение
Тепловая мощность влияет на то, где и как используются определенные лампы:
Бытовая среда
Если оценка правильная,Светодиодные трубкиидеально подходят для регулируемой яркости, закрытых светильников и рабочего освещения. В помещениях с недостаточной вентиляцией существует опасность перегрева.
Лампы накаливания: прекращено из-за их неэффективности и пожароопасности.
Флуоресцентные лампы не следует использовать в домах из-за их медленного-разогрева и содержания ртути.
Бизнес/Промышленная среда
Благодаря своей прочной конструкции и мощным радиаторам светодиоды являются отраслевым стандартом для освещения высотных-пролетов, вывесок и наружных пространств.
Металлогалогенные лампы/HPS. На некоторых складах до сих пор используются старые газоразрядные-лампы высокой интенсивности (HID), но их необходимо часто заменять, и они выделяют слишком много тепла.
Лучшие способы избежать перегрева светодиодов
Выберите подходящий светильник. Для светодиодов высокой-мощности используйте открытые или хорошо-проветриваемые светильники.
Проверьте характеристики корпуса. При необходимости убедитесь, что светильники сертифицированы для использования в закрытых помещениях.
Избегайте перегрузки светодиодов: тепловая мощность увеличивается, когда напряжение превышает рекомендуемое.
Частое техническое обслуживание: Чтобы обеспечить циркуляцию воздуха, очистите радиаторы от пыли.
Светодиоды холоднее, но все же чувствительны к нагреву.
Светодиоды безопаснее и эффективнее-энергоэффективнее, чем лампы накаливания или люминесцентные лампы, поскольку они выделяют меньше окружающего тепла. Однако требуется тщательный термический контроль из-за локализованного тепловыделения на полупроводниковом переходе. Современные светодиоды обеспечивают непревзойденную долговечность и эффективность, одновременно снижая риск перегрева благодаря радиаторам, сложным материалам и продуманному дизайну. Светодиоды будут продолжать работать лучше по мере развития технологий благодаря таким разработкам, как графеновое охлаждение и адаптивные тепловые решения, что обеспечит им позицию освещения будущего.
Знание этих рекомендаций позволяет компаниям и частным лицам эффективно использовать светодиоды, гарантируя максимальную производительность в коммерческих, промышленных и жилых помещениях.
https://www.benweilight.com/linear-lighting/led-batten-light/led-linkable-led-batten-light-ip65.html
