какая рабочая температура светодиода

Температурный режим белых светодиодов

Большинство светодиодов, в привычном понимании, как кажется не выделяют ощутимого тепла в отличии от многих других источников света, но это не так. На самом деле, правильный температурный режим, возможно, самая важная сторона конструкции светодиодной системы. Особенно это актуально для светодиодов освещения, когда в светильнике сосредоточено большое количество достаточно мощных излучателей. В этой статье рассматривается роль тепла в эффективности светодиодов.

Оценка коэффициента преобразования мощности, для “белых” источников света

0%

† Из Справочника
‡ OSRAM SYLVANIA
* Зависит от эффективности светодиодов. Этот диапазон указан для лучших в настоящее время достижений технологии в цветовых температурах от теплой (150 lm/W) до холодной (100 lm/W). Перспективный план Министерства энергетики США (март 2009) предусматривает увеличение эффективности более чем на 50% к 2025 году.

Почему вопрос теплового режима так важен?

Время непрерывной работы при повышенной температуре значительно ускоряет процесс снижения яркости (деградацию), что приводит в итоге к сокращению срока полезного использования. График ниже показывает световой поток в течение долгого времени (экспериментальные данные до 10000 часов и экстраполяция за ее пределами) для двух одинаковых светодиодов при одинаковом токе, но с разницей температуры чипа в 11°C. Расчетный срок службы (определяется на уровне снижения светового потока на 70%) уменьшился с ориентировочно 37000 часов, до 16 000 часов (57% изменения) при повышении температуры на 11°C.

Тем не менее, производители продолжает улучшать долговечность светодиодов при более высоких рабочих температурах. Например, производители мощных белых светодиодов обычно оценивают срок службы около 50000 часов при 70%-ном снижении светового потока, при температурах чипа не выше 100°C.

Что определяет температуру светодиодного чипа?

Три причины влияют на температуру чипа светодиода в первую очередь: управляющий ток, эффективность теплоотвода и температура окружающей среды. В целом, чем выше управляющий ток, тем больше тепловыделение. Тепло должно быть отведено от чипа, чтобы сохранить ожидаемый световой поток, цвет и срок службы. Количество тепла, которое может быть удалено из системы, зависит от температуры окружающей среды и конструкции теплоотвода.

Тепловой дизайн и осознание условий эксплуатации являются критическими соображениями при разработке и применении светодиодных светильников для освещения. Надежность изделия, а следовательно и его коммерческая ценность будут зависеть в первую очередь от дизайна радиатора для отвода тепла и способности свести к минимуму температуру излучателя. Удержание температуры чипа в нижней области, рекомендуемой спецификацией производителя, необходимо для того, чтобы максимально использовать потенциал производительности светодиодов.

Источник

Замер рабочей температуры светодиодных ламп H4 CL1.

Здравствуйте, дорогие читатели. Сегодня снова пойдет речь о температурном тесте светодиодных ламп.

Сегодня у нас снова на тесте лампы серии CL1, но на этот раз в цоколе H4.

Ну что же, приступим. Помещаем эти лампы в коробку и оставляем на 30 минут хорошенько прогреться.

Ну что же, лампы хорошенько прогрелись и можно устраивать замеры. Помещаем нашего подопытного вот таким способом:

Замеряем температуру радиатора:

75 градусов ровно — весьма достойный показатель. Ну что же, идем дальше и замеряем торец лампы, помещая её вот таким образом:

Меряем, получаем 76,1 градус Цельсия:

Возвращаем нашего подопытного в коробку и оставляем еще на 30 минут, что бы он не расслаблялся и не думал остыть 🙂
По прошествии времени достаем и начинаем замерять температуру радиатора, в непосредственной близости к плате с диодами. Меряем, пирометр показывает 34 градуса. Так, что-то маловато… Заставляем, нет, вежливо просим 🙂 нашего сотрудника дотронуться до исследуемого участка лампы. Там явно не 34 градуса. Ок, начинаем изменять коэффициент излучения на пирометре – без успешно. Все равно температуру выше 40 градусов не показывает.
Дело в том, что на лампе блестящее покрытие, из-за которого и происходит потеря точности измерений. Берем пару полосок полярного скотча и наклеиваем на исследуемую поверхность:

Оставляем лампу на 1,5 часа в нашей коробочке, что бы уж точно все хорошенько прогрелось.
И вот наконец закончилось томительное ожидание, можно наконец замерять температуру.
С начала непосредственно радиатор рядом с печатной платой:

Ох и раскочегарили мы её – 93,2. Это допустимая температура, для диодов.
Далее замеряем температуру печатной платы:

Здесь уже не так горячо – 90,7 градусов Цельсия. Собственно, это является комфортной рабочей температурой для данных диодов.
Теперь посмотрим как производителю удалось добиться этого. Разбираем лампу:

Как видно – радиатор состоит из двух частей. Первая отводит тепло от диодов, далее, через термопасту соединяется с основной частью радиатора, которая производит теплообмен с окружающей средой. Так же, элементы светодиодного «драйвера», которые нуждаются в охлаждении, тщательно промазаны термопастой, для отвода тепла.
Как показал результат теста – светодиодные лампы H4 CL1 имеют отличную продуманную систему охлаждения. Производитель позаботился о надежности светодиодных ламп. Мы проводили тест в максимально «жестких» условиях. Лампа продолжительное время работала в замкнутом не вентилируемом пространстве и не нагрелась до критического уровня. В реальных условиях все штатные фары автомобилей имеют систему вентиляции, что будет способствовать еще лучшему отводу тепла от лампы.

Приобрести данные лампы можно в нашем магазине:
carsled.ru/led/product/led_385.html

Так же, в нашем магазине вы можете подобрать лампы для своего автомобиля:
carsled.ru/

У нас есть подбор светодиодных ламп по марке и модели авто, а если у вас будут вопросы, то вы всегда можете связаться с нашими менеджерами.

Источник

Температура мощных диодов (допустимая)

Прикупил диодов cree xp-g. Греются при токе 1.5 А до 90 градусов (измерял температуру возле прозрачного колпачка ближе к плате). Вроде отвод тепла нормальный обеспечил. Так вот в даташите дают максимальную температуру кристалла 150 градусов. Какую температуру корпуса диода соблюдать (или подложки звезда)?

С учетом летней жары выставляйте температуру не больше 60-и градусов, а лучше не больше 50-и. Можно конечно в целях экономии железа радиаторов выставить 100 градусов…Но это будет не на долго

Вопрос: что у вас является “радиатором охлаждения” светодиода при работе на таком токе? Одна лишь “звезда”?

Конечно нет. Для проверки прикрутил радиатор от ноутбучного процессора через термопасту. Его температура через 15 мин поднялась до 60 ти градусов. А температура диода была 90 почти с самого начала. Это вот меня и волнует. Может отвод тепла от диода к звезде плохой?

Температуру светодиода лучше всего мерить (по возможности) на его выводах, либо под светодиодом непосредственно (температуру подложки).
Какова площадь радиатора? На сколько помню, компьютерные радиаторы предназначены для принудительного охлаждения (кулер). Без вентилятора (при естественной конвекции) эффективность такого радиатора достаточно быстро стремится вниз. При бОльшем нагреве кристалла — меньше эффективность светодиода. Если учесть температурное сопротивление “кристалл/подложка” светодиода Cree XPG, а так же учесть темпер. сопротивление перехода “звезда/радиатор”, то разница в 25-30*С между выводом светодиода и поверхностью радиатора — это нормально.

полтора ампера это максимум для светодиода. лучше бы чуть снизить ток, тепловыделение упадет.

Кстати, да. Надо было раньше ТС-ру об этом написать.Уменьшив ток, подаваемый на светодиод, уменьшим мощность и, естественно, нагрев, тем самым улучшим эффективность. Так же уменьшится и разница температур между кристаллом и радиатором.

добавлю, что визуально яркость практически не изменится.

xml уж лучше взять и запитать на 1.5 ампера. будет не жарко, площадь кристалла выше, визуально станет казаться поярче

Так он дороже, да и может у него их нет в наличии ))))

либо шашечки, либо ехать. ИМХО

Сказал — как отрезал!

Это мне поэкспериментировать просто захотелось. Еще думаю что сделать из светодиодов. Хочу маленький фонарь налобный сварганить с внешним питанием. Иногда хочется светить непосредственно в сторону взгляда. Бывает залезешь под панель и задумываешься про такую вот светилку! Кстати радиатор разместил вертикально и охлаждение улучшилось за счет конвекции. 57 гадусов температура радиатора. окружающая температура 27. Сам диод нагревается до 110.

Источник

Особенности работы светодиодных светильников при низких температурах

Является достоверным фактом, что повышенные температуры сокращают срок службы светодиодов и светильников на их основе. Сфера максимально низких температур менее изучена, но ряд закономерностей работы светодиодных светильников в этой области позволяет принимать взвешенное решение при выборе светильников для северных регионов страны.

Работа светодиодов в обычных условиях

Прохождение электрического тока через светодиод вызывает его нагрев и это обстоятельство вынуждает разработчиков принимать меры для отвода тепла. Выделение тепла на единицу светового потока у светодиодных кристаллов существенно меньше, чем у ламп накаливания, однако для мощных LED светильников это обстоятельство представляет серьезную проблему.

Второй стороной этой проблемы являются температура окружающего воздуха. Ее повышенное значение накладывается на нагрев светодиодного кристалла и вызывает его световую и функциональную деградацию. Так, повышение температуры эксплуатации светодиодного кристалла с 25 до 50°С в три раза сокращает срок службы светодиодной лампы или светильника.

Светодиод и его долговечность при низких температурах

Пониженная температура эксплуатации является для светодиода фактором увеличивающим его безупречную работу до неизвестных пока величин. Проверенным фактом выступают данные, что при температуре корпуса меньше 20°С, срок работы светодиодных кристаллов превышает 100 000 часов, что составляет более 11-ти лет непрерывной эксплуатации.

Дальнейшее снижение температурных условий эксплуатации светодиода и источников света на его основе приводит к полному отсутствию деградации светового потока кристаллов.

Конструктивные особенности низкотемпературного светодиодного светильника

Кроме положительного влияния низкотемпературных факторов на работу самого светодиода, есть несколько особенностей, влияющих на эксплуатацию светодиодных светильников, которые существенным образом отражаются на их цене:

сочетание низких температур окружающей среды и ее более высоких значений при работе светодиодных кристаллов или матриц приводит к эффекту конденсации влаги из воздуха на холодных частях корпуса светильника. В низкотемпературных источниках света должны присутствовать специальные меры по отводу конденсата, без потери класса пыле и влагозащиты;

наличие в блоках питания таких элементов сглаживания пульсаций напряжения, как электролитические конденсаторы, требует от производителя применения качественных изделий. Электролит обычных конденсаторов на холоде густеет и емкость конденсатора падает. Специальные, низкотемпературные серии электролитов способны работать без потери характеристик до температуры минус 60°С.

При выборе способа установки светильника в северных регионах следует учитывать, что светодиоды не содержит в своем спектре инфракрасных лучей, и намерзающий из-за осадков лед на нижней поверхности плафонов, горизонтально установленных источников света, не будет оттаивать, как это происходит в источниках света с лампами накаливания.

Перед тем как купить светодиодный светильник с хорошими низкотемпературными параметрами, следует внимательно ознакомиться с его характеристиками. Специалисты компании Коэнко всегда готовы оказать любую квалифицированную помощь в выборе таких источников света.

Источник

Какую температуру выдерживает светодиод

В современных условиях просто неудобно использовать в проектах освещения что-либо, кроме светодиодов — рискуешь прослыть ретроградом. Вот и ставят светодиодные светильники не только в прохладные кондиционируемые офисы, но и в литейные цеха, а то и в бани. И только печальный опыт эксплуатации способен научить некоторых потребителей, что светодиоды не любят высокие температуры. Неужели современные технологии так и не решили эту проблему?

Светодиод представляет собой полупроводниковый прибор, который чувствителен к изменению температуры. При увеличении температуры происходит увеличение количества дефектов в кристаллической решетке, из-за чего падает КПД устройства. Выводы, через которые на светодиод подается питание, выполнены из металла. При повышении температуры увеличивается диффузия атомов металла в структуру полупроводника, что также ухудшает параметры светодиодов. Вот почему при увеличении температуры светодиода срок его службы снижается.

Используемые для освещения белые светодиоды имеют еще один «фактор риска». У них кристалл, дающий синее излучение, покрыт слоем люминофора, благодаря которому в итоге и получается белое свечение. При высоких температурах люминофор деградирует, что сопровождается не только снижением светового потока, но и изменением спектра, в частности, увеличением размера так называемого «синего пика» до опасных для здоровья значений.

Но каким образом определить температурный предел, до которого можно эксплуатировать светодиоды и светильники на их основе?

Температура внутри и снаружи

Заглянув в технические данные современного светодиода, вы обнаружите, что он, как правило, способен работать при температуре до +125°C. Для более дорогих и продвинутых моделей светодиодов верхний предел простирается еще выше. В то же время температура в русской бане не поднимается выше +70°C, в финской сауне — выше +110°С. В рабочей зоне литейного цеха температура в реальности не более +37,4°C. Правда, светильники устанавливаются там под потолком, где температура может достигать +60°С, но, все-равно, она значительно ниже предельно допустимой. Казалось бы, нет никаких проблем для внедрения светодиодов. Но это только на первый взгляд.

Галогенные лампы с цоколем G9 до сих пор разрешены в Евросоюзе

В технических данных на светодиод указываются номинальное и максимально допустимое значения температуры p-n-перехода. Если отбросить технические подробности, то этот показатель означает температуру внутри кристалла светодиода. Под максимально допустимой подразумевается такая температура, выше которой светодиод очень быстро выйдет из строя. Для номинальной температуры p-n-перехода производитель нормирует основные технические параметры. При более низких температурах, чем номинальная, светодиоды показывают характеристики лучше заявленных. При более высоких — резко уменьшается срок службы и падает энергоэффективность. У самых современных светодиодов значение номинальной температуры p-n-перехода составляет 85°C. То есть в финскую сауну светодиодные светильники точно поставить невозможно.

На интуитивном уровне можно вывести правило: внутри светодиода температура выше, чем на внешней поверхности его корпуса. В свою очередь, внешняя поверхность корпуса светильника нагревается до меньшей температуры, чем внешняя поверхность корпуса светодиода. Но как это можно описать в виде формул?

Для определения срока службы светодиодов полный прогон на протяжении заявленного времени не применяется, так как за 50 000 часов (более 5 лет) испытываемая модель светодиода просто устареет. Опытные образцы тестируются за более короткие сроки (порядка 2000 часов) при повышенной температуре, далее определяется степень деградации, исходя из которой по специальным формулам вычисляется срок службы при номинальной температуре.

Тепловое сопротивление

Отвод тепла от светодиода с помощью пассивной системы подчиняется закону теплопроводности Фурье: в установившемся режиме поток энергии, передающийся посредством теплопроводности, прямо пропорционален градиенту температуры T на единице пути x этого потока со знаком «минус». В рассматриваемом случае поток энергии равен мощности P, рассеиваемой светодиодом:

где λ — коэффициент теплопроводности материала.

Для практических целей удобно пользоваться понятием теплового сопротивления Rt. Тепловое сопротивление между двумя точками определяется как отношение разницы температур между ними к проходящему между ними тепловому потоку, в нашем случае — выделяемой светодиодом мощности:

Если мы имеем дело с однородной средой, то этот показатель связан с λ следующим соотношением:

где h — толщина слоя материала, через который проходит поток тепловой энергии, а S — площадь теплообмена.

Тепловое сопротивление в системе СИ выражается в кельвинах на ватт (K/Вт). Но поскольку в формуле (2) используется только разность двух температур, а T, выраженные в K и °C численно равны, для инженерных целей используется также размерность °C/Вт.

Большинство правил, действующих для электрического сопротивления, точно так же действуют и для теплового сопротивления. В частности, при прохождении потока тепловой энергии через несколько элементов конструкции светильника их тепловые сопротивления суммируются. Исходя из (3), можно составить уравнение:

где Rd — тепловое сопротивление между p-n-пере-ходом и контактной площадкой корпуса светодиода, Rl — тепловое сопротивление между контактной площадкой корпуса светодиода и окружающей средой (включает в себя, при наличии, тепловое сопротивление монтажной платы, термопасты и радиатора), Tj — температура p-n-перехода светодиода, Tout — температура окружающей среды.

Отсюда следует, что значение температуры окружающей среды, при котором температура p-n-перехода будет иметь заданное значение, составит:

Устойчивость драйвера к высокой температуре

Надежность светодиодного светильника определяется не только источником света, но и драйвером. Современной тенденцией является использование в драйверах транзисторов на основе GaN. Максимальная температура p-n-перехода для них составляет около 200°C. Поскольку в современных драйверах транзисторы работают в ключевом режиме, характеризующемся минимальным нагревом, продолжительная работа GaN транзисторов при температуре окружающей среды около +70°C вполне возможна.

Наиболее уязвимыми элементами драйвера являются электролитические конденсаторы.

Теплоотвод для светодиодов, в котором используются трубки, заполненные жидкостью.
Для заводского цеха вполне нормально, но в тесной парилке такой не поставишь

Поскольку они практически не выделяют тепла, то будут работать при температуре окружающей среды. Для современных электролитических конденсаторов номинальной температурой является +85°C. То есть современный уровень развития технологий позволяет создать драйвер для светодиодного светильника, который может работать в русской бане или в литейном цеху. Но способны ли выдержать такие условия светодиоды?

Оценка для лучшего типа светодиодов

Для того, чтобы дать оценку верхнего предела температуры окружающей среды, при которой может работать светильник, оснащенный пассивным радиатором, рассмотрим конструкцию на основе одного светодиода, специально предназначенного для работы в сложных условиях. Выберем один из самых современных светодиодов Cree Xlamp XP-L2. Его отличительными особенностями являются номинальная температура p-n-перехода +85°С и малое тепловое сопротивление между p-n-переходом и контактной площадкой — всего 2,2°C/Вт.

Если вам предлагают приобрести светодиодные светильники, предназначенные для установки внутри сауны, это, скорее всего, обман. Современные светодиоды не могут стабильно работать при температуре, характерной для сауны.

При токе, протекающем через светодиод, 1 А, падение напряжения на нем составляет около 3 В. То есть светодиод в нормальном режиме работы потребляет мощность 1 A х 3 В = 3 Вт. Световой поток в таком режиме будет составлять около 500 лм. КПД данного светодиода составляет около 40%, отсюда следует, что примерно 60% потребляемой энергии уходит в нагрев устройства. Но компания Cree рекомендует при расчетах теплоотвода в светильниках на основе данной серии светодиодов принять, что в нагрев уходит 75% потребляемой мощности, тем самым обеспечивается необходимый «запас прочности». Таким образом, светодиод рассеивает мощность, равную 0,75 х 3 Вт = 2,25 Вт.

Конструкция светодиода Cree Xlamp XP-L2 требует установки его на монтажную плату, которая, в свою очередь, крепится к теплоотводу. Минимальное значение теплового сопротивления платы на металлической основе с конструкцией, рекомендованной Cree, составляет 3,5°C/Вт. Тепловое сопротивление термопасты примем за 1°C/Вт.

Запрет на галогенные лампы в Евросоюзе относится главным образом к лампам с цоколями E14 и E27 и GU10. Галогенные лампы с цоколем G9 до сих пор разрешены, что позволяет финнам париться в сауне с искусственным освещением, а китайским производителям — выпускать для них светильники с соответствующими патронами. Под запрет также не попадают галогенные лампы, питающиеся от сети через понижающий трансформатор, а именно они должны использоваться по нормам во влажных условиях русской бани. В общем, еврочиновники не обидели своим запретом любителей попариться.

Используем в данной конструкции один из лучших радиаторов в своем классе MechaTronics CoolStar Black 8630 с тепловым сопротивлением 2,1°C/Вт. Получаем Rl = 3,5°C/Вт + 1°C/Вт + 2,1°C/Вт = 6,6°C/Вт. Подставляя данные в формулу (5), получаем, что температура p-n-перехода не превысит номинального значения +85°C, если Tout не превысит 65°C. Разница между температурой p-n-перехода и окружающей средой составит не менее 20°C.

Из этого следует, что такой светильник может использоваться в горячих цехах на производстве.

В русской бане возможно применение светодиодного освещения,
но дорогостоящие светильники не окупятся за счет экономии электроэнергии

В русской бане температура p-n-перехода составит более +90°C, что приведет к уменьшению срока службы светодиода и падению его энергоэффективности. Наконец, в финской сауне температура p-n-перехода составит +130°C, что означает практически мгновенный выход светодиода из строя.

Несколько улучшить тепловые показатели можно, заменив простой радиатор на систему охлаждения с трубками, заполненными специальной жидкостью. Ее тепловая температура составляет около 0,5°C/Вт. Тогда Rl = 5°C/Вт. Согласно формуле, Tout не должна превышать +69°C. Да, если все идеально изготовлено, то такой светильник можно и поставить, с некоторым допущением, в русскую баню. Только вот стоимость его будет настолько велика, что никогда не окупится выигрыш от замены галогенных ламп на светодиоды. А вот на производстве снижение температуры p-n-перехода даже на несколько градусов позволяет получить ощутимую выгоду за счет увеличения срока службы и повышения энергоэффективности светильника.

Выводы

Современные светодиоды и драйверы, специально разработанные для использования при высоких температурах, позволяют создавать светодиодные светильники, надежно работающие на производстве в горячих цехах при условии, что температура в месте их установки не превышает +60°C.

Использование светодиодных светильников в русской бане в случае применения теплоотвода с трубками, заполненными жидкостью, возможно, но с точки зрения экономии в настоящее время нецелесообразно.

Применение светодиодов для внутреннего освещения в финской сауне недопустимо.

Для того, чтобы правильно выбрать светодиодный светильник для работы в условиях высоких температур, следует ознакомиться с техническими характеристиками применяемых в нем светодиодов и драйвера. Их параметры должны нормироваться при высокой температуре (около +85°C). Без этих данных высокая предельная температура ничего не означает, поскольку при приближении к ней технические характеристики могут значительно снижаться.

И, самое главное, помните, что применение именно светодиодов не может быть самоцелью. В том случае, если температура в освещаемом помещении слишком высока для нормальной работы светодиодов, применение традиционных источников света (например, галогенных ламп) оказывается более выгодным.

См. также:
Теплоотводящие материалы на основе карбона
Модуль активного охлаждения SynJet

Большинство светодиодов, в привычном понимании, как кажется не выделяют ощутимого тепла в отличии от многих других источников света, но это не так. На самом деле, правильный температурный режим, возможно, самая важная сторона конструкции светодиодной системы. Особенно это актуально для светодиодов освещения, когда в светильнике сосредоточено большое количество достаточно мощных излучателей. В этой статье рассматривается роль тепла в эффективности светодиодов.

Оценка коэффициента преобразования мощности, для “белых” источников света

0%

† Из Справочника
‡ OSRAM SYLVANIA
* Зависит от эффективности светодиодов. Этот диапазон указан для лучших в настоящее время достижений технологии в цветовых температурах от теплой (150 lm/W) до холодной (100 lm/W). Перспективный план Министерства энергетики США (март 2009) предусматривает увеличение эффективности более чем на 50% к 2025 году.

Почему вопрос теплового режима так важен?

Избыточное тепло непосредственно влияет как на текущую эффективность, так и на изменение эффективности с течением времени наработки. Кратковременные (обратимые) эффекты – это смещение цвета и снижение светоотдачи, в то время как долговременный эффект – это ускоренное снижение светового выхода и тем самым сокращение срока полезного использования светодиода.

Световой выход различных цветных монохромных светодиодов по-разному зависит от изменения температуры. Так, наиболее чувствительны к температуре янтарные и красные светодиоды, и наименее чувствительны – синие (см. график). Эти индивидуальные температурные зависимости могут привести к заметным сдвигам цвета в системах на основе RGB, если рабочая температура отличается от рекомендуемой. Производители светодиодов тестируют и сортируют (бинуют) свою продукцию по яркости и цвету на основании фотометрических измерений в определенных условиях – при подаче 25 миллисекундного мощного импульса при фиксированной температуре в 25°C. За время действия импульса, температура чипа практически не меняется. В рабочем режиме, при постоянном токе при комнатной температуре и применении технических мер к снижению температуры, температура светодиодного чипа, как правило, 60°C или выше. Поэтому белые светодиоды будут обеспечивать, по крайней мере, на 10% меньше света, чем указано производителем, а сокращение светового потока для изделий с недостаточным теплоотводом может быть значительно выше.

Время непрерывной работы при повышенной температуре значительно ускоряет процесс снижения яркости (деградацию), что приводит в итоге к сокращению срока полезного использования. График ниже показывает световой поток в течение долгого времени (экспериментальные данные до 10000 часов и экстраполяция за ее пределами) для двух одинаковых светодиодов при одинаковом токе, но с разницей температуры чипа в 11°C. Расчетный срок службы (определяется на уровне снижения светового потока на 70%) уменьшился с ориентировочно 37000 часов, до 16 000 часов (57% изменения) при повышении температуры на 11°C.

Тем не менее, производители продолжает улучшать долговечность светодиодов при более высоких рабочих температурах. Например, производители мощных белых светодиодов обычно оценивают срок службы около 50000 часов при 70%-ном снижении светового потока, при температурах чипа не выше 100°C.

Что определяет температуру светодиодного чипа?

Три причины влияют на температуру чипа светодиода в первую очередь: управляющий ток, эффективность теплоотвода и температура окружающей среды. В целом, чем выше управляющий ток, тем больше тепловыделение. Тепло должно быть отведено от чипа, чтобы сохранить ожидаемый световой поток, цвет и срок службы. Количество тепла, которое может быть удалено из системы, зависит от температуры окружающей среды и конструкции теплоотвода.

Типичная светодиодная система высокой мощности состоит из излучателя, печатной платы на металлической основе (MCPCB), а также внешнего радиатора. Излучатель содержит светодиодный чип, оптику с герметизирующим компаундом, теплопроводную подложку (используется для отвода тепла от чипа), и припаян к MCPCB. MCPCB – это особая разновидность печатной платы с тонким диэлектрическим слоем на металлической подложке (обычно из алюминия). MCPCB механически закрепляется на внешнем радиаторе, который может представлять собой устройство, интегрированное в дизайн светильника. В некоторых случаях, роль радиатора выполняет несущий корпус светильника. Размер радиатора зависит от количества тепла, которое должно быть рассеяно и теплофизических свойств материала.

Тепловой дизайн и осознание условий эксплуатации являются критическими соображениями при разработке и применении светодиодных светильников для освещения. Надежность изделия, а следовательно и его коммерческая ценность будут зависеть в первую очередь от дизайна радиатора для отвода тепла и способности свести к минимуму температуру излучателя. Удержание температуры чипа в нижней области, рекомендуемой спецификацией производителя, необходимо для того, чтобы максимально использовать потенциал производительности светодиодов.

По состоянию на 2011 год, анализ бюллетеней Департамента Энергетики США.
Подборка и перевод – Ланской А.О., ноябрь 2011

Источник