Температурные режимы светодиодных ламп
Любая лампа, вне зависимости от принципа работы нагревается в процессе работы. Полупроводниковые источники света не стали исключением. Поэтому, охлаждение светодиодной лампы необходимо для соблюдения температурного режима их работы. Это, в свою очередь, улучшит как эксплуатационные характеристики, так и сроки работы лампы.
Греются ли светодиодные лампы в процессе работы? Сравнение ламп по пропорциям преобразования потребляемой электроэнергии в световые и тепловые излучения
Логичный и необходимый вопрос: «греются ли светодиодные лампы?», несомненно, требует исчерпывающего ответа, подкрепленного фактами и доказательствами, приведенными в данной статье. Вся потребляемая светодиодом, лампой накаливания или люминесцентной лампой, электроэнергия преобразуется в излучение разного диапазона и тепло. Если сравнить светодиодные лампы с аналогами, то они преобразуют основное количество энергии в свет. До 10% потребляемой мощности они тратят на нагрев. Поэтому охлаждение ламп полупроводникового типа создается обязательным образом. При этом, лампа накаливания тратит на нагрев от 73% мощности. Энергетически эффективные или люминесцентные - до 42%. А галогенные до 75%.
Сравнение соотношения преобразованной в излучение мощности, к световому выходу в видимом диапазоне
Излучение ламп построенных на нити накаливания попадает и за пределы видимого диапазона. 73% мощности вакуумной лампы накаливания уходит на тепловое инфракрасное излучение. Флуоресцентные генерируют 21% видимого света. Галогенные создают луч, в видимом диапазоне которого находится только 27% от всей интенсивности излучения. Светодиоды генерируют только видимые лучи. Весь световой диапазон температур светодиодных ламп находится в пределах 3000-6500 °К или 400-700 нм - от красного до синего.
В случае перегрева, излучение светодиодных ламп может менять цветность. Также сама лампа начинает быстрее исчерпывать свой ресурс. При указанных производителем в инструкции условиях эксплуатации, светодиод разогревается максимум до 60 °С. Однако температура корпуса светодиодной лампы не нагревается выше 40 °С. Более высокая температура корпуса может означать перегрев светодиода.
Влияние перегрева светодиода на его рабочий ресурс
Полностью отработанным считается диод, излучение которого на 70% слабее, чем в начале эксплуатации. Был проведен эксперимент по определению зависимости скорости падения яркости от рабочей температуры полупроводника. Один светодиод имел температуру 62 °С, второй 73 °С. В результате второй терял яркость на 57% быстрее. Важно отметить, что есть некоторые светодиодные лампы, максимальная температура работы которых может достигать 100 °С без вреда для полупроводникового элемента. Однако они относятся к специальному оборудованию и обычно их не продают наряду с бытовыми вариантами.
Особенно важна температура светодиодных ламп для RGB систем. Красные светодиоды намного быстрее теряют яркость, когда превышена температура эксплуатации светодиодных ламп, лампы синего диапазона (700 нм) практически не страдают. В результате, система может выдавать неправильный цвет освещения. Рабочая температура светодиодных ламп RGB систем редко превышает 40 °С.
Системы охлаждения светодиодных ламп и прожекторов
Для отвода тепла выделяющегося при работе лампы производители ламп, монтируют чипы со светодиодами на радиаторы, а для большей эффективности применяются терм интерфейсы. В прожекторах высокой мощности используются более эффективные системы охлаждения. Радиаторы принудительно охлаждаются кулерами или жидкостным охлаждением, не допуская, чтобы температура эксплуатации светодиодных ламп превысила установленный стандарт.
Охлаждение светодиода наиболее похоже на отвод лишнего тепла с центрального процессора компьютера. При тепловом выделении до 30 Вт рекомендуется использовать радиаторы с естественной конвекцией. При мощности до 60 Вт необходим радиатор с куллером. При еще более высоком тепловыделении светодиода необходимо использовать жидкостное охлаждение и терм интерфейсы высокой тепловой проводимости. Тогда температура нагрева светодиодных ламп не будет превышать нормы.
