Как уменьшить нагрев светодиодных ламп

Уменьшение Нагрева Светодиодной Лампы

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Последние посетители 0 пользователей онлайн

Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

Сообщения

Уже не получится(по причинам от меня не зависимым). Утром проведал всё «железо» — при -3 в помещении, на выходе КРЕНки — 4,93 В. При мне подзарядка включилась, напряжение на аккумуляторе было 11,68 В. Выставлено — 11,7. Терпимо. При каком отключилось — не знаю, некогда было наблюдать

@Starichok ты не умничай, ты пальцем покажи.

Только вот тут проблема проклюнулась Хотя о программировании микроконтроллеров ничего не писал, так что возможно сумеет.

Это да, дышать непросто. А как быть?

то есть, я должен повторить свои слова?

Снова сказки. Я предлагал вариант на ижц5-4/7,а дисплей тестера это как вариант замены,ту прошивку и плату я нашел в тот же день,не стал выкладывать-никто не просил Я прекрасно знаю как адаптировать программу,я не знаю как сделать нормальный контакт резинки и платы,через месяц-два некоторые сегменты перестают светится,приходится разбирать и чистить Автор не искал дешевый мк,посмотрите цены-атмега8 даже дешевле чем Digispark ATtiny85 которую хочет применить автор,смотрите 1 пост темы в платане-атмега 190 руб,Digispark ATtiny85 280 руб Что вы на меня наехали? Вы тоже предложили только дисплей,без прошивок и т д Не вижу смысла с вами общаться,вас не переубедить что я предложил только как вариант,вдруг подойдет

Мда, плата разработки 2017г, компоновка, разводка отличаютя от более свежих плат, подстроечников визуально меньше, тем не менее оказалась надежной эта версия модели. Предполагаю, что качество сборки и комплектующих было лучше.

Как уменьшить нагрев светодиодных ламп

Причина быстрого выхода из строя светодиодных ламп

Диодные лампы по цене дороже других видов ламп, но при этом, по заявлению продавцов, они служит намного дольше. Но оказывается, это только в теории.

Диодные лампы по цене дороже других видов ламп, но при этом, по заявлению продавцов, они служит намного дольше. Но оказывается, это только в теории. По факту светодиодные лампы могут перегореть достаточно быстро.

Почем это происходит?

lamp-e27-1

Они и являются слабым звеном. Сами по себе конденсаторы, индукторы служат долго, главный их враг — перегрев. Можно сказать, что это по сути единственный и безжалостный убийца светодиодных ламп. Причем сами светодиоды перегорают значительно реже, обычно проблема в драйверах лампы. По идее нужно только убрать нагрев и диодная лампа будет работать очень долго! Так и есть. Но чтобы снизить нагрев нужно либо уменьшить яркость светодиодов, либо установить на лампу массивные системы охлаждения. Но никто не будет покупать тусклую или размером с светильник лампу. Поэтому приходится жертвовать долговечностью.

Хорошим сроком службы светодиодной лампы является цифра в 50000 часов, т.е. около 6 лет беспрерывной работы. Но многие ли лампы доживают до этого срока?

Не многие, но некоторые доживают и живут дальше. Лампа, что фото ниже, была установлены в 2010 году и до сих пор не перегорело ни одного светодиода.

lamp-e27-2

Лампа стоит в тамбуре, работает постоянно круглые сутки уже более 9 лет. Единственное, пожелтел корпус пластика.

lamp-e27-3

Но у данной лампы удачный корпус с точки зрения охлаждения: диоды располагаются вдоль лампы, поэтому площадь для охлаждения больше. Также лампа относительно не яркая. Все вместе обеспечивает минимальный нагрев при работе, поэтому лампа и дожила до сегодняшнего дня и, думаю, проработает еще долго.

Почем это происходит?

Разберемся, что же представляет собой светодиодная лампа. По конструкции он сложнее других видов ламп, состоит помимо источников света также из кондестаторов, резисторов, которые образуют драйвер лампы. Они и являются слабым звеном. Сами по себе конденсаторы, индукторы служат долго, главный их враг — перегрев. Можно сказать, что это по сути единственный и безжалостный убийца светодиодных ламп. Причем сами светодиоды перегорают значительно реже, обычно проблема в драйверах лампы. По идее нужно только убрать нагрев и диодная лампа будет работать очень долго! Так и есть. Но чтобы снизить нагрев нужно либо уменьшить яркость светодиодов, либо установить на лампу массивные системы охлаждения. Но никто не будет покупать тусклую или размером с светильник лампу. Поэтому приходится жертвовать долговечностью.

Не многие, но некоторые доживают и живут дальше. Лампа, что фото ниже, была установлены в 2010 году и до сих пор не перегорело ни одного светодиода. Лампа стоит в тамбуре, работает постоянно круглые сутки уже более 9 лет. Но лампа тусклая, почти не нагревается, поэтому и дожила до сегодняшнего дня.

Проблема перегрева осветительных светодиодов и пути ее решения

Если сравнивать со стремительно уходящими в прошлое источниками света, то светодиодные источники имеют всего один, но крайне серьезный изъян. Их долговечность и надежность в значительной степени зависят от эффективности отвода тепла от излучающих свет компонентов. Поэтому схема защиты светодиода от перегрева — важная составная часть любой качественной светодиодной системы освещения.

Среднестатистический осветительный светодиод десятикратно превосходит по энергоэффективности (экономичности) традиционную лампочку с нитью накаливания. Однако, если светодиод не установить на радиатор достаточной площади, то он скорее всего быстро выйдет из строя. Принято считать, не вдаваясь в подробности, что более эффективные осветительные светодиоды нуждаются в более эффективном отводе тепла чем обычные.

Давайте, тем не менее, рассмотрим проблему более глубоко. Оценим два фонаря: первый — галогенный, второй — светодиодный. И уже после — обратим внимание на способы сохранения долговечности светодиодов и продления жизни их драйверам. Дело в том, что защитная часть светодиодной системы освещения должна обеспечить безопасное функционирование как светодиодам, так и схемам — драйверам.

К примеру у нас имеется два фонаря. Оба устройства дают по 10 Вт световой мощности. Разница лишь в том, что прожектор на галогенной лампе требует 100 Вт электрической мощности, а светодиод — всего 30 Вт.

Мы знаем, что светодиоды эффективнее по производимому свету примерно в 10 раз, но в реальности они крайне чувствительны к высоким температурам, и для них поэтому очень важен температурный режим, при котором происходит преобразование энергии электрического тока — в свет.

Светодиодный светильник мощностью 30 Вт

Для светильника с галогенной лампой рабочая температура даже в +400 °C является безопасной нормой, в то время как для светодиодов температура кристалла в +115 °C уже критически опасна, а максимальная температура корпуса диода составляет всего +90 °C. Поэтому светодиоду нельзя давать перегреваться, и на то есть несколько причин.

С повышением температуры светоизлучающего перехода, световая эффективность светодиода понижается, и это зависит как от конструкции светодиода, так и от состояния окружающей среды. К тому же светодиоды в принципе отличаются отрицательным температурным коэффициентом прямого падения напряжения на переходе. Это значит, что с увеличением температуры перехода, прямое падение напряжения на нем уменьшается. Обычно данный коэффициент варьируется от -3 до -6 мВ/К.

Таким образом, если при 25 °C прямое падение напряжения на светодиоде составляет 3,3 В, то при 75 °C оно будет уже 3 или менее вольт. И если драйвер светодиода не уменьшает по мере роста температуры напряжение на всех светодиодах сборки, то в один прекрасный момент ток станет поддерживаться неадекватно высоким, что приведет к перегреву, перегрузке, дальнейшему снижению прямого падения напряжения, и еще более быстрому нарастанию температуры кристалла. Дешевые светодиодные светильники с резистивным ограничением тока часто проявляют данный недостаток в самый неожиданный момент.

Допуски по колебаниям напряжения блока питания в сочетании с различиями в прямом падении напряжения на светодиоде (на этапе производства светодиоды не идеально одинаковы по данному параметру), и в связи с отрицательным температурным коэффициентом падения напряжения — в любой момент эти факторы в совокупности могут вызвать нарушение безопасного режима функционирования светодиода и спровоцировать скатывание к его саморазрушению.

Конечно, если конструкция светодиодного светильника (особенно — радиатора) достаточно надежна, то кратковременными снижениями яркости можно пренебречь, так как они очень редки и перегревы эти кратковременны. Но если перегрев продолжителен, то превышение температуры сразу превращается в настоящую угрозу для светильника.

Мощный светодиод на радиаторе

Причины выхода светодиодов из строя при их перегреве

Светодиоды разрушаются от перегрева по нескольким причинам. Первая причина — изменение механического напряжения внутри светоизлучающего кристалла и монолитной светодиодной сборки. Вторая — нарушение герметичности, проникновение влаги и окисление. Защитный эпоксидный слой деградирует, происходит расслоение на границах, контакты кристалла испытывают коррозию.

Третья — рост количества дислокаций в кристалле ведет к изменению путей тока и возникновению точек превышения плотности тока и, соответственно, к перегреву этих точек. Наконец — явление диффузии металлов на контактах при повышенной температуре, что также в конце концов приводит к неработоспособности светодиода.

Разработчики светодиодов всеми силами пытаются свести к минимуму данные факторы отказа, и поэтому все время технологически совершенствуют производственный процесс. Тем не менее из-за перегрева отказы все равно неизбежны, хотя и становятся реже с совершенствованием производственного процесса.

Нагрев светодиодов

Механическое давление — самая частая причина преждевременного выхода светодиодов из строя. Суть в том, что при перегреве герметик размягчается, электрические контакты и соединительные проводники смещаются от «заводского» положения, а когда температура наконец падает, происходит охлаждение, и герметизирующее вещество вновь застывает, но при этом давит на уже немного смещенные соединения, что в итоге приводит к явному нарушению первоначально равномерной проводимости. Благо, светодиоды изготовленные без соединительных проводников практически лишены данного недостатка.

Паяные соединения между светодиодом и подложкой также испытывают похожую проблему. Регулярные циклические, не заметные на глаз, размягчения и затвердевания заканчиваются появлением трещин в пайках и нарушением исходного контакта. Вот почему встречаются отказы светодиодов по причине разрыва цепи питания, причем разрыв этот часто не виден. Чтобы предотвратить данную проблему, можно максимально уменьшить разницу между безопасной рабочей температурой светодиода и температурой окружающей среды.

Мощные светодиоды (потребляющие больше электрической мощности) дают больше света, но их световая отдача все же имеет ограничение. Вот почему у потребителей и производителей часто возникает опасный соблазн эксплуатировать светодиоды в светильнике на полную мощность, дабы получить максимально возможную яркость. Но это действительно опасно, если не обеспечить достаточно эффективного охлаждения.

Разумеется, дизайнеры хотят создавать элегантные светильники интересных форм, однако они порой забывают что необходимо обязательно обеспечить соответствующее движение воздуха и адекватный отвод тепла — это для светодиодов зачастую самое главное, следующее за стабилизированным и качественным источником питания.

Да и непосредственно установка светодиодных светильников важна. Если один светильник установлен над другим таким же мощным, то поток воздуха от нижнего светильника может быть замедлен верхним, и нижний будет находиться поэтому в худших температурных условиях. Либо например теплоизоляция в стене или на потолке помещения может помешать теплоотводу, даже если при конструировании светильника все тепловые расчеты были выполнены идеально и технологически он изготовлен максимально правильно. Все равно вероятность отказа повышается просто из-за необдуманного и неграмотного монтажа готового изделия.

Одно из достойных решений проблемы перегрева светодиодов — включение в схему драйвера температурной защиты с обратной связью именно по температуре. Когда температура излучателя по какой-нибудь причине опасно повысилась — для понижения мощности, с целью удержания температуры внутри безопасного диапазона, автоматически уменьшается ток.

Простейшее решение — добавить в схему термистор с положительным температурным коэффициентом (можно и с отрицательным температурным коэффициентом, но тогда схема должна инвертировать сигнал в цепи обратной связи).

Пример термической защиты с использованием термистора

Для примера рассмотрим схему на базе специализированного микроконтроллера с токоограничительной цепью. Когда температура поднимается выше определенного порога (задается термистором и резисторами), термистор с положительным коэффициентом сопротивления, закрепленный на радиаторе вместе со светодиодами, увеличивает свое сопротивление, что приводит к соответствующему уменьшению тока в выходной цепи драйвера.

В этом плане очень удобны схемы драйверов с регулировкой яркости по принципу ШИМ (широтно-импульсной модуляции), позволяющие одновременно и вручную регулировать яркость, и защищать светодиоды от перегрева.

Пример термической защиты с использованием термистора

Решение с термистором удобно тем, что изменение тока, а значит и уменьшение яркости, будет в такой схеме происходить плавно, незаметно для глаз и нервной системы, а значит ничего не будет мерцать и не вызовет у окружающих людей и животных раздражения. Температура верхней границы просто определяется выбором термистора и резистора. Это гораздо лучше решений с термодатчиками, которые просто резко размыкают цепь и дожидаются пока радиатор остынет, а потом снова включают освещение на полную яркость.

Специализированные микросхемы-драйверы светодиодов, безусловно, стоят денег, однако получаемые взамен надежность и долговечность работы светильника многократно окупят это вложение.

Стоит лишь вспомнить, что при соблюдении нормального температурного режима эксплуатации светодиодов их срок службы измеряется десятками тысяч часов, тогда и вопросы касательно материальных затрат на «правильный» драйвер отпадают сами собой.

Важно лишь обеспечить самому драйверу постоянную невысокую температуру, для этого всего лишь не нужно размещать его близко к радиатору светодиодов. Не правильно делают те, кто донельзя стремится уплотнить размещение компонентов внутри корпуса прожектора. Лучше вывести корпус драйвера отдельным блоком. Здесь безопасность и предусмотрительность — залог долговечности светодиодов.

Лучшие микросхемы для управления питанием светодиодов оснащены внутренними цепями защиты от собственного перегрева на тот случай если микросхема по конструктивным соображениям разработчика светильника все же должна размещаться в одном корпусе с заметно нагревающимися компонентами, такими как радиатор. Но лучше вообще не допускать перегрева микросхемы выше 70 °C и оснастить ее собственным радиатором. Тогда и светодиоды и микросхема драйвера проживут дольше.

Зависимость тока светодиода от температуры радиатора

Интересным может оказаться решение с применением двух последовательно соединенных термисторов в цепи термической защиты. Это будут разные термисторы, так как безопасные температурные границы у микросхемы и у светодиодов различны. А вот результат будет достигнут что надо — плавная регулировка яркости как при перегреве драйвера, так и при перегреве светодиодов.

Уличное освещение c применением светильников на солнечных батареях
Как узнать мощность светодиодной ленты
Пульсации и мерцание светодиодных ламп и других источников света

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Освещение дома, Все про светодиоды

Подпишитесь на наш канал в Telegram и узнавайте первыми о последних трендах, советах по освещению и технологиях, которые сделают ваш дом более комфортным и стильным: Современное освещение

Поделитесь этой статьей с друзьями:

Продление срока службы светодиодных ламп.

Доброго времени суток, может кому пригодится методика увеличения срока службы светодиодных ламп.
В светодиодных лампах, которые продаются у нас в магазинах, как правило рабочий ток светодиодов задан драйвером питания максимальный, в тоже время температурный режим светодиодной матрицы оставляет желать лучшего, в связи с чем светодиоды от жёсткого теплового режима деградируют, и через год-два выходят из строя. Так-же высокая температура негативно сказывается на электролитах драйвера питания светодиодов.
Увеличить срок службы светодиодных ламп в разы, при небольшом снижении яркости, поможет уменьшение рабочего тока светодиодов на 15-30%, что приведёт к существенному облегчению теплового режима как светодиодной матрицы, так и электролитов на плате драйвера стабилизатора тока.
Как это можно реализовать, рассмотрим на примере светодиодной лампы «Эра, мощностью 13W.

Демонтируем пластиковый матовый плафон, удаляем белый герметик, на который он был приклеен:

Отпаиваем провода, и демонтируем алюминевую подложку со светодиодной матрицей, в данной лампе подложка просто защёлкивается в алюминевое обрамление корпуса.

Извлекаем из корпуса драйвер стабилизатора рабочего тока светодиодов.
На данном экземпляре лампы драйвер собран на специализированой микросхеме JV1792, это импульсный (ключевой ШИМ) стабилизатор тока светодиодов, подобные импульсные стабилизаторы тока используются во многих светодиодных лампах.
Рабочий ток светодиодов задаётся токозадающим резистором на плате драйвера, ниже приведена типовая схема включения этой микросхемы.

В лампе схема упрощена, отсутствуют «лишние» детали, V1, L1, R1, C5:

На данном экземпляре платы драйвера стоит паралельно 2 токозадающих резистора RS1 и RS2, сопротивлением 5,1 Ом и 8,2 Ом, резистор 8,2 Ом демонтируем, на фото ниже я его уже отпаял:

Яркость светодиодов после уменьшения сопротивления токазадающей цепочки конечно упала, но лампа светит достатачно ярко, при этом нагрев светодиодной матрицы уменьшился в разы.
Далее собираем всё обратно в корпус, плафон я приклеил на белый казанский автогерметик:

Всё, лампа готова к эксплуатации.