Ang problema ng sobrang pag-init ng mga ilaw ng LED at mga solusyon

Kung ihahambing sa mabilis na pagkupas ng mga mapagkukunan ng ilaw, ang mga mapagkukunan ng LED ay may isa lamang, ngunit isang napaka seryosong kapintasan. Ang kanilang tibay at pagiging maaasahan higit sa lahat ay nakasalalay sa kahusayan ng pag-alis ng init mula sa mga ilaw na nagpapalabas ng mga sangkap. Samakatuwid, ang circuit ng proteksyon ng LED mula sa sobrang pag-init ay isang mahalagang sangkap ng anumang mataas na kalidad na sistema ng pag-iilaw ng LED.

Karaniwan humantong ang ilaw sampung beses na mas mataas sa kahusayan ng enerhiya (kakayahang kumita) sa isang tradisyunal na ilaw na bombilya na may isang filament. Gayunpaman, kung ang LED ay hindi mai-install sa isang radiator ng sapat na lugar, pagkatapos ay malamang na mabibigo ito. Ito ay karaniwang tinatanggap, nang walang pagpunta sa mga detalye, na ang mas mahusay na mga LED na ilaw ay nangangailangan ng mas mahusay na pag-iwas ng init kaysa sa mga maginoo.

Gayunman, suriin natin nang mas malalim ang problema. Susuriin namin ang dalawang lampara: ang una ay halogen, ang pangalawa ay LED. At pagkatapos nito - bigyang pansin natin ang mga paraan upang mapanatili ang tibay ng mga LED at pahabain ang buhay ng kanilang mga driver. Ang katotohanan ay ang proteksiyon na bahagi ng LED lighting system ay dapat matiyak ang ligtas na operasyon ng parehong mga LED at driver ng circuit.

Halimbawa, mayroon kaming dalawang ilaw. Ang parehong mga aparato ay nagbibigay ng 10 watts ng light power. Ang pagkakaiba lamang ay ang isang halogen spotlight ay nangangailangan ng 100 watts ng kuryente, at isang LED lamang 30 watts.

Alam namin na ang mga LED ay halos 10 beses na mas epektibo sa ilaw na ginawa, ngunit sa katotohanan sila ay lubos na sensitibo sa mataas na temperatura, at samakatuwid ang rehimen ng temperatura kung saan ang pag-convert ng electric kasalukuyang enerhiya sa ilaw ay napakahalaga para sa kanila.

Para sa isang luminaire na may lampara ng halogen, ang isang gumaganang temperatura kahit na sa +400 ° C ay isang ligtas na pamantayan, habang para sa mga LED, isang kristal na temperatura na +115 ° C ay kritikal na mapanganib, at ang maximum na temperatura ng diode case ay +90 ° C lamang. Samakatuwid, ang LED ay hindi dapat pahintulutan na mag-init, at maraming mga kadahilanan para dito.

Sa pagtaas ng temperatura ng paglipat ng ilaw na ilaw, ang kahusayan ng ilaw ng LED ay bumababa, at ito ay nakasalalay kapwa sa disenyo ng LED at sa estado ng kapaligiran. Bilang karagdagan, ang mga LED, sa prinsipyo, ay naiiba sa negatibong koepisyent ng temperatura ng direktang pagbagsak ng boltahe sa buong kantong. Nangangahulugan ito na sa isang pagtaas ng temperatura ng paglipat, bumababa ang direktang boltahe sa kabuuan nito. Karaniwan, ang koepisyentong ito ay nag-iiba mula -3 hanggang -6 mV / K.

Kaya, kung sa 25 ° C ang direktang pagbaba ng boltahe sa buong LED ay 3.3 V, pagkatapos ay sa 75 ° C ito ay magiging 3 o mas kaunting volts. At kung ang driver ng LED ay hindi binabawasan ang boltahe sa lahat ng mga LED na pagpupulong habang tumataas ang temperatura, pagkatapos ay sa isang masarap na sandali ang kasalukuyang ay pinapanatili nang hindi sapat, na hahantong sa sobrang pag-init, labis na labis, isang karagdagang pagbaba sa direktang pagbaba ng boltahe, at isang mas mabilis na pagtaas sa temperatura ng kristal. Ang mga murang LED lamp na may resistive kasalukuyang limitasyon ay madalas na nagpapakita ng kawalan na ito sa hindi inaasahang sandali.

Ang pagpaparaya para sa pagbabago ng boltahe ng supply ng kuryente kasabay ng mga pagkakaiba-iba sa direktang pagbagsak ng boltahe sa LED (sa yugto ng produksiyon, ang mga LED ay hindi perpektong magkapareho sa parameter na ito), at dahil sa negatibong koepisyentong temperatura ng pagbagsak ng boltahe - sa anumang oras, ang mga salik na ito ay magkasama ay maaaring maging sanhi ng paglabag sa kaligtasan Ang mode ng paggana ng LED at pukawin ang pag-ikot sa pagkawasak sa sarili.

Siyempre, kung ang disenyo ng LED lamp (lalo na ang radiator) ay sapat na maaasahan, kung gayon ang mga panandaliang patak ng ilaw ay maaaring napabayaan, dahil ang mga ito ay bihirang at ang mga overheats na ito ay panandalian. Ngunit kung ang sobrang pag-init ay patuloy, pagkatapos ang pagtaas ng temperatura kaagad ay nagiging isang tunay na banta sa lampara.

Ang mga kadahilanan para sa kabiguan ng mga LED kapag overheat sila

Ang mga LED ay nawasak sa pamamagitan ng sobrang pag-init ng maraming mga kadahilanan. Ang unang dahilan ay isang pagbabago sa mekanikal na stress sa loob ng ilaw na naglalabas ng kristal at ang monolithic LED Assembly. Ang pangalawa - paglabag sa higpit, pagtagos ng kahalumigmigan at oksihenasyon. Ang proteksiyon na layer ng epoxy ay nagpapabagal, ang delamination ay nangyayari sa mga hangganan, at ang mga contact ng kristal ay sumailalim sa kaagnasan.

Pangatlo, ang pagtaas ng bilang ng mga dislocations sa kristal ay humantong sa isang pagbabago sa kasalukuyang mga landas at ang hitsura ng mga puntos ng labis na kasalukuyang density at, dahil dito, sa sobrang pag-init ng mga puntong ito. Sa wakas - ang kababalaghan ng pagsasabog ng mga metal sa mga contact sa mga nakataas na temperatura, na sa huli ay humahantong din sa pagkilos ng LED.

Sinusubukan ng mga LED developer ang kanilang makakaya upang mabawasan ang mga kadahilanang kabiguang ito, at samakatuwid sa lahat ng oras na pinapabuti nila ang teknolohiyang pagpapabuti ng proseso ng paggawa. Gayunpaman, dahil sa sobrang pag-init, ang mga pagkabigo ay hindi pa rin maiiwasan, bagaman hindi gaanong karaniwan sa pagpapabuti ng proseso ng paggawa.

Ang presyon ng mekanikal ay ang pinaka-karaniwang sanhi ng napaaga kabiguan ng mga LED. Ang ilalim na linya ay na may sobrang pag-init, ang sealant ay nagpapalambot, ang mga contact sa elektrikal at pagkonekta ng mga conductor ay inilipat mula sa posisyon ng "pabrika", at kapag bumagsak ang temperatura, ang paglamig ay naganap at ang sealant ay nagpapatatag muli, ngunit sa parehong oras ay pinipilit ang na bahagyang inilipat na mga koneksyon, na sa dulo humahantong sa isang malinaw na paglabag sa unang pare-pareho na kondaktibiti. Sa kabutihang palad, ang mga LED na ginawa nang walang pagkonekta sa mga conductor ay halos wala sa disbenteng ito.

Ang mga nabuong kasukasuan sa pagitan ng LED at substrate ay nakakaranas din ng isang katulad na problema. Regular na paikot, hindi nakikita ng mata, paglambot at pagtigas ng pagtatapos sa hitsura ng mga basag sa mga nagbebenta at ang paglabag sa paunang pakikipag-ugnay. Iyon ang dahilan kung bakit nangyari ang mga pagkabigo sa LED dahil sa isang bukas na circuit, at ang agwat na ito ay madalas na hindi nakikita. Upang maiwasan ang problemang ito, maaari mong mabawasan ang pagkakaiba sa pagitan ng ligtas na temperatura ng operating ng LED at ang temperatura ng ambient.

Ang mga makapangyarihang LEDs (pag-ubos ng higit pang kuryente) ay nagbibigay ng higit na ilaw, ngunit ang kanilang ilaw na output ay limitado pa rin. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga mamimili at tagagawa ay madalas na may mapanganib na tukso na patakbuhin ang mga LED sa lampara nang buong lakas upang makuha ang maximum na posibleng ningning. Ngunit mapanganib talaga kung hindi ka nagbibigay ng sapat na epektibong paglamig.

Siyempre, nais ng mga taga-disenyo na lumikha ng matikas na mga fixture ng mga kagiliw-giliw na mga hugis, ngunit kung minsan nakakalimutan nila na kinakailangan upang matiyak ang sapat na paggalaw ng hangin at sapat na pagwawaldas ng init - ito ang madalas na pinakamahalagang bagay para sa mga LED, sumusunod sa isang matatag at de-kalidad na mapagkukunan ng kapangyarihan.

Oo, at ang direktang pag-install ng mga ilaw ng LED ay mahalaga. Kung ang isang lampara ay naka-install sa itaas ng iba pang bilang malakas, kung gayon ang daloy ng hangin mula sa mas mababang lampara ay maaaring pinabagal ng itaas, at ang mas mababang isa ay sa mas malubhang kondisyon ng temperatura. O, halimbawa, ang thermal pagkakabukod sa dingding o sa kisame ng isang silid ay maaaring makagambala sa pagwawaldas ng init, kahit na sa panahon ng disenyo ng lampara ang lahat ng mga pagkalkula ng thermal ay ginanap nang perpekto at teknolohikal na ginawa ito nang wasto hangga't maaari. Lahat ng pareho, ang posibilidad ng pagkabigo ay nagdaragdag lamang dahil sa pantal at hindi marunong mag-install ng tapos na produkto.

Ang isa sa mga karapat-dapat na solusyon sa problema ng sobrang pag-init ng mga LED ay ang pagsasama ng proteksyon ng temperatura sa circuit circuit ng puna na may puna nang tumpak sa pamamagitan ng temperatura. Kapag ang temperatura ng emitter para sa ilang kadahilanan ay mapanganib na tumaas - upang babaan ang kapangyarihan, upang mapanatili ang temperatura sa loob ng ligtas na saklaw, ang kasalukuyang awtomatikong bumababa.

Ang pinakasimpleng solusyon ay upang idagdag sa schema. positibong coefficient thermistor (Posible sa isang negatibong koepisyent ng temperatura, ngunit pagkatapos ang circuit ay dapat ibalik ang signal sa circuit ng feedback).

Halimbawa ng thermal protection gamit ang isang thermistor

Halimbawa, isaalang-alang ang isang circuit batay sa isang dalubhasang microcontroller na may isang kasalukuyang naglilimita ng circuit. Kapag tumaas ang temperatura sa itaas ng isang tiyak na threshold (na itinakda ng isang thermistor at resistors), isang thermistor na may positibong koepisyent ng paglaban, na naka-mount sa heatsink kasama ang mga LED, pinatataas ang paglaban nito, na humantong sa isang kaukulang pagbaba sa kasalukuyang sa circuit output ng driver.

Kaugnay nito, ang mga circuit circuit ng driver na may control control ay maginhawa PWM (modyul na lapad ng modyul), na nagbibigay-daan sa iyo nang sabay-sabay at manu-manong ayusin ang ningning, at protektahan ang mga LED mula sa sobrang pag-init.

Ang isang solusyon na may thermistor ay maginhawa sa pagbabago ng kasalukuyang, at samakatuwid ay isang pagbawas sa ningning, ay magaganap sa naturang pamamaraan nang maayos, hindi mapaniniwalaan sa mga mata at nerbiyos na sistema, na nangangahulugang walang anuman ang magpapitik at hindi magiging sanhi ng pangangati sa mga tao at hayop sa paligid. Ang temperatura ng itaas na limitasyon ay simpleng tinutukoy ng pagpili ng isang thermistor at isang risistor. Ito ay mas mahusay kaysa sa mga solusyon na may mga sensor ng temperatura, na sadyang buksan ang circuit at maghintay hanggang lumamig ang radiator, at pagkatapos ay i-on muli ang ilaw sa buong ningning.

Dalubhasa Mga driver ng LED driver, syempre, ang gastos ng pera, ngunit ang pagiging maaasahan at tibay ng lampara na nakuha bilang kapalit ay paulit-ulit na magbabayad para sa pamumuhunan na ito.

Ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na, napapailalim sa normal na kondisyon ng temperatura ng pagpapatakbo ng mga LED, ang kanilang buhay ng serbisyo ay sinusukat sa sampu-sampung libong oras, pagkatapos ang mga katanungan tungkol sa mga materyal na gastos ng "tama" na driver ay nawala sa pamamagitan ng kanilang sarili.

Mahalaga lamang na maibigay ang driver sa isang pare-pareho ang mababang temperatura, para dito hindi mo na kailangang ilagay ito malapit sa radiator ng mga LED. Maling ginagawa ang mga nagsisikap na i-seal ang paglalagay ng mga bahagi sa loob ng projector. Mas mainam na ipakita ang pabahay ng driver bilang isang hiwalay na yunit. Dito, ang kaligtasan at pagkaingat ay ang susi sa tibay ng mga LED.

Ang pinakamahusay na microcircuits para sa pamamahala ng kapangyarihan ng mga LED ay nilagyan ng panloob na mga circuit para sa proteksyon laban sa kanilang sariling sobrang pag-init kung sakaling ang microcircuit, para sa mga kadahilanang disenyo ng developer ng luminaire, ay dapat na matatagpuan sa parehong pabahay na may kapansin-pansin na mga bahagi ng pag-init, tulad ng isang radiator. Ngunit mas mahusay na huwag payagan ang mikrocircuit na overheat sa itaas ng 70 ° C at magbigay ng kasangkapan sa sarili nitong radiator. Pagkatapos ang parehong mga LED at ang driver ng microcircuit ay mabubuhay nang mas mahaba.

Ang isang solusyon gamit ang dalawang serye na konektado sa serye sa isang thermal protection circuit ay maaaring maging kawili-wili. Ang mga ito ay magkakaibang mga thermistor, dahil ang mga ligtas na temperatura na limitasyon para sa microcircuit at para sa mga LED ay magkakaiba. Ngunit ang resulta ay makakamit kung ano ang kinakailangan - makinis na kontrol ng liwanag pareho kapag ang driver ay overheats, at kapag ang mga LED ay overheat.