Причины нагревания светодиодной ленты
Для того, чтобы разобраться, почему светодиодная лента греется, надо рассмотреть условия ее работы, способ подключения и прочие факторы воздействия. Прежде всего, необходимо изучить паспортные данные и выяснить рабочую температуру изделия. Есть светодиоды, которые во время работы греются до 100° и больше, это нормально и является особенностью конструкции. Однако, такие элементы редко устанавливаются на светодиодные ленты. Как правило, они рассчитаны на эксплуатацию в сложных условиях, когда излишки тепла рассеиваются в холодное окружающее пространство. Есть и другие факторы, о которых следует поговорить особо.
Качество
Количество светодиодных лент на рынке огромно. Постоянно появляются новые производители, не отстают и промышленные гиганты. Чем известнее и популярнее бренд, тем больше подделок из стран Юго-Восточной Азии. Они не соответствуют заявленным параметрам практически по всем пунктам, и основным следствием этого является чрезмерный нагрев. Избежать таких ошибок можно, если при покупке не стесняться спрашивать у продавца необходимые сертификаты.
Перегруз
Многие пользователи приобретают недорогие изделия от неизвестных производителей. Такая продукция редко соответствует заявленным на упаковке параметрам. В частности, у большинства таких лент чрезмерно завышена мощность. Это делается для того, чтобы использовать меньшее количество LED элементов и получить такую же яркость, как у нормальных изделий. При подаче питания светодиоды начинают получать слишком высокое напряжение, следствием чего становиться избыточный нагрев. Проще говоря, лишний вольтаж превращается в тепло. Решением проблемы станет либо установка дополнительных элементов, либо использование понижающего резистора.
Почему перегрев опасен?
Прямое падение напряжения это такое напряжение которое прикладывается между анодом (+) и катодом (-) при нормальном паспортном токе. Но эта величина не постоянна. Для светодиодов характерен отрицательный температурный коэффициент напряжения (ТКН). Это значит, что при нагреве падение напряжения на светодиоде уменьшается. Это связано с тем, что в полупроводниках с ростом температуры количество носителей заряда увеличивается, как и сила тока (при одном и том же приложенном напряжении).
В зависимости от типа светодиода, полупроводника, который в нём используется и других факторов будет отличаться и тепловой коэффициент напряжения. Он измеряется в мВ/˚С и лежит в пределах единиц-десятков милливольт на градус, например, для светодиодов CREE MK-R он равен — 8 мВ/˚С , а у MK-R2 – -28 мВ/˚С.
Это значит, что у светодиода, у которого ТКН равен, например, 5мВ/˚С, то если при температуре в 25 ˚С прямое падение напряжение 3.3В, то при температуре в 75˚С оно уже будет 3.05В, к чему это приведет? Приведем два практических примера:
1. Если светодиод питается от источника тока (драйвера — https://zen.yandex.ru/media/lampexpert/kak-vybrat-draiver-dlia-svetodiodov-i-v-chem-otlichie-ot-bloka-pitaniia-dlia-svetodiodnyh-lent-5d72325778125e00af3125ca ) то драйвер просто понизит выходное напряжение и скомпенсирует изменение падения на светодиоде с ростом температуры и обеспечит стабильный ток и нормальный режим работы.
2. Если в светильнике или лампе используется балластный конденсатор в качестве источника питания или токоограничивающий резистор, то в результате снижения падения на светодиоде, через него потечет больший ток, что приведет к еще большему нагреву и как следствию еще большему увеличению тока. Этот процесс, подобный лавине, в итоге приведет к тому, что светодиод выйдет из строя. То же самое происходит и при повышении питающего напряжения, что особенно актуально в нашей электросети.
Следующее что происходит при нагреве – изменение светового потока. Рассмотрим график, на котором изображена зависимость относительной величины светового потока (в процентах) от температуры.
Как видно – с нагревом светодиода снижается его световой поток, а также срок службы, что иллюстрирует следующий график.
При перегреве также нарушается герметичность корпуса, деградирует кристалл и ухудшаются свойства люминофора. В результате нарушения герметичности внутрь корпуса попадает влага, контакты кристалла окисляются. Также происходит механическая деформация, смещение контактов и соединительных проводников, деформируется и плата, на которой расположены светодиоды, что также приводит к нарушению пайки.
Устранение неисправностей
Для снижения риска перегрева элемента рекомендуется приобретать ленту, изготовленную крупными производителями (например, Osram или Seoul Semiconductor). Изделия с пониженной стоимостью отличаются использованием низкокачественных светодиодов, имеющих низкий индекс цветопередачи. Дополнительной проблемой станет тонкое основание, которое отклеивается от поверхности через несколько дней или недель эксплуатации. Использование ленты премиум-класса позволяет улучшить освещение помещения и обеспечивает повышенный срок эксплуатации изделия.
Поскольку при работе светодиода выделяется тепло, то рекомендуется заранее предусмотреть теплоотвод. Лента клеится на металлическое или стеклянное (керамическое) основание. Если используются светодиоды с повышенной мощностью, то установка выполняется на профили из алюминиевого сплава. Основание обеспечивает упрощение монтажных работ, установка дополнительных рассеивающих элементов обеспечивает рассеивание света.
В основании светодиодной ленты используется 2-сторонний скотч, который со временем рассыхается и теряет клеящие свойства. Для обеспечения надежного контакта поверхность основания обезжиривается (спиртом или ацетоном). Перед использованием обезжиривающего состава следует убедиться в возможности нанесения жидкости на основание (например, обработка ацетоном пластика приводит к растворению поверхности). Нанесенная на основание лента выдерживается 24 часа, на протяжении которых эксплуатация светодиодов не рекомендуется.
Если планируется обустройство светодиодной подсветки на улице или во влажном помещении, то используется лента с силиконовым покрытием. Для обеспечения охлаждения деталей необходимо обеспечить приток свежего воздуха (при сохранении теплоотвода в основании).
Для снижения нагрева требуется проверить соотношение мощности блока питания и светодиодной сборки. Температурная нагрузка снижается только путем уменьшения силы тока в цепи. Для снижения параметра требуется ввести в цепь дополнительные сопротивления, которые будут рассеивать избыточную мощность. Альтернативным способом снижения нагрева является применение адаптера питания с пониженными токовыми характеристиками. Если блок питания размещается скрытно, то необходимо обеспечить зазор между корпусом и стенками ниши в пределах 30-50 мм.
Достоинства щадящего температурного режима
Нагрев светодиодных ламп
Особенности отвода тепла от светодиодных ламп, не допускающие возможности нагреться ее рабочим частям выше 65-70 градусов, подчеркивают их преимущества перед другими излучающими изделиями. Отсутствие вредных для обитателей квартиры паров ртути, как это наблюдается в люминесцентных приборах, а также несравнимый с другими образцами осветителей срок службы превращают эти лампы в настоящий подарок для пользователя.
Достоинство светодиодных изделий состоит в том, что несмотря на внутренние потери тепла, они все равно гарантируют ощутимую экономию электроэнергии.
Светодиодные лампы лучше всего ведут себя в хорошо проветриваемых помещениях с искусственной (принудительной) вентиляцией. А ставить такие светильники в жарких и ограниченных по занимаемому пространству местах, не имеющих свободного доступа и циркуляции воздушных масс – значит подвергать изделия опасности.
Современные осветительные приборы, построенные на базе светодиодных ламп, относятся к категории относительно новой продукции, нуждающейся в постоянном контроле и доведении до кондиции. До тех пор, пока продолжается этот процесс – у каждого пользователя появляется возможность опробовать эту оригинальную новинку и испытать ее в различных режимах функционирования.
Проверка температуры нагрева цоколя светодиодной лампы
Источник светового потока — светодиод, их может быть как один, так и множество в зависимости от желаемой мощности. Такие светодиоды в лампах называют иногда чипами.
Рассеиватель — служит для того, чтобы свет от светодиодов рассеивался равномерно и мягко. Изготавливается из поликарбоната и других сортов пластика.
Печатной платы, на которой установлены светодиоды. Она обеспечивает эффективную передачу вырабатываемого тепла через термопасту на теплоотводящий металл (радиатор).
Радиатор — часть лампы, отвечающая за отведение тепла, вырабатываемого светодиодами. Зачастую изготавливается из анодированного алюминия, реже из обычного. Конструкция радиатора имеет ребристую форму, для увеличения площади теплопередачи.
Драйвер — требуется для преобразования переменного тока в постоянный и выпрямления пульсаций напряжения.
Полимерное основание корпуса цоколя служит для изоляции всей от конструкции от пробоя электрическим током.
Цоколь — служит для соединения токопроводящих частей светодиодной лампы с патроном.
Конструкция и процесс изготовления подробно описан в видео:
https://youtube.com/watch?v=MHezLYg-eMg
Греются ли светодиодные лампы
Однако придя домой, вы включаете свет, ждете 10 минут и дотрагиваетесь до лампы. А она теплая. «Кругом обман», — думаете вы. И вы по-своему правы, ведь вам сказали, что лампа не изменяет температуру, не греется, следовательно, остается холодной.
Что же происходит с лампами в действительности?
Какому тексту от производителя можно верить?
И безопасны ли LED лампы для светильников и натяжных потолков?
Нерадивые маркетологи, пропустившие в широкую общественность миф о том, что светодиодные лампы не нагреваются вообще, скорее всего, сами не проверяли этот факт. К тому же любой электроприбор нагревается благодаря току, который его питает.
Во-первых, светодиодные лампы немного нагреваются. Но не настолько сильно, как лампы накаливания. Рабочая температура светодиода-чипа может колебаться от 15° до 70-80° С. Температура зависит от размера, цветности LED-чипа и его мощности. Сверхъяркие светодиоды нагреваются сильнее, чем, к примеру, мелкие желтые и красные индикаторные LED.
Давайте проясним: в светодиодной лампе греется не цоколь и не кристалл на чипе. Греется p-n-переход, где собственно рождается свечение. Подробно о принципах работы LED читайте в этой статье.
Качественные лампы различаются по степени нагрева в зависимости от мощности. А вот лампы сомнительного происхождения и сомнительного же качества обычно греются в разы больше, чем аналоги от уважаемых производителей. Все дело в материале радиатора. В хороших лампах, произведенных по всем правилам, радиатор сделан из алюминия, специального пластика или представляет собой «пирог» из слоев пластик + алюминий.
Радиатор отводит излишнее тепло от чипов, продлевая таким образом их срок службы. Понятно, что лампа с алюминиевым радиатором будет по весу чуть тяжелее дешевой пластиковой.
Во-вторых, честный производитель никогда не скажет, что «лампы вообще не греются». Небольшой нагрев, особенно в сравнении с компактно-люминесцентными или лампами накаливания, все же есть.
В-третьих, светодиодные лампы хорошего качества действительно безопасны для светильников любого типа и потолков из ткани, пластиковых полотен, пластиковых реек. Они нагреваются не настолько сильно, чтобы как-то повлиять на внешний вид или свойства устройства, или покрытия. Лампы накаливания в этом смысле куда опаснее. Вспомните, как выглядит простой беленый потолок, к которому прикреплена люстра рожками вверх: в местах, где лампы направлены четко вверх, можно увидеть пятна – серые или черные, в зависимости от того, сколько времени провисела такая люстра.
Как не нарваться при покупке на лампочку, которая уже через час перегреется, а через год ее придется выбросить? Приобретайте лампы известных и проверенных производителей, не ленитесь читать отзывы в интернете. Так вы обезопасите свой дом от подделок, а свой кошелек от дополнительных затрат. И помните, лампы высокого качества не могут стоит три копейки, так как в них используются довольно дорогие комплектующие и материалы.
Выбирайте лампы Goodeck, чтобы не сомневаться в качестве или свойствах покупаемых вами источников света.
Как найти нерабочий светодиод
Из информации выше вы узнали, что существует два способа подключения светодиодов – последовательный и параллельный (группами). Наиболее популярен параллельный метод. В таком случае при выходе из строя одного светодиода начнет мерцать или перестанет работать отдельный (обычно небольшой) участок гибкой платы. Остальная часть ленты продолжит функционировать в заданном режиме.
Чтобы отыскать неисправный светодиод, используйте следующие рекомендации:
- Осмотрите ленту визуально, что нередко позволяет выявить выгоревший диод. При отсутствии явных следов подгорания изучите поверхность полупроводника.
- Черная точка на кристалле может указывать на то, что этот элемент уже перегорел или работает некорректно. В целом нужно искать любые дефекты, которые не наблюдаются на соседних деталях.
- Обнаружив подозрительный диод, прозвоните его. Сделайте аналогичную процедуру для всех остальных полупроводников на неработающем или некорректно функционирующем участке. Вас не интересует соответствие техническим нормам – просто сравните полученные значения на каждом участке отдельно.
- При отсутствии мультиметра воспользуйтесь медной проволокой. С ее помощью следует закоротить подозрительные диоды. Когда обнаружите неисправный, то при его закорачивании участок цепи начнет работать в нормальном режиме.
- Никогда не исключайте вероятности заводского брака – плохую припайку диода. Нажмите на него, приложив небольшое усилие. Если проблема в припайке, то светодиод начнет светиться, как и весь проблемный сегмент цепи. В таком случае поможет повторная пайка.
Несмотря на кажущуюся сложность конструкции светодиодной ленты, наличие большого числа полупроводников, резисторов и других элементов цепи, вы сможете самостоятельно выявить причину мерцания или неисправности отдельного участка платы. И уж тем более не нужно при выявлении дефектов бежать в магазин за новой лентой – возможно, причиной является неправильно работающий контроллер, блок питания или пульт дистанционного управления. Для начала попытайтесь выполнить самостоятельную диагностику, а уже после воспользуйтесь услугами мастера.
Как выбрать преобразователь
Диодное освещение используется в самых разных сферах – подсветка рекламных билбордов, оформление салонов автомобилей, дизайн интерьера. Главным компонентом, от которого зависит работа светодиодной ленты, это блок питания. Он представляет собой трансформатор напряжения из сетевого 220 В в рабочее 12 В или 24 В.
Блоки питания бывают:
- открытые – используются в помещениях без повышенного уровня влажности;
- полугерметичные – разрешено использовать на улице, но под навесом, чтобы на них не попадала вода;
- герметичные – помещаются в бассейны, ванные и другие типы помещений с повышенной влажностью.
По виду источников напряжения выделяют:
- Трансформаторные блоки, в которых основой является силовой трансформатор. Схемы просты и надежны, но приборы обладают большим весом и высокой стоимостью. Практически не используются.
- Импульсные. Подходят для применения в светодиодных лентах. К преимуществам относятся цена, размеры и вес, мощность и устойчивость к токовым нагрузкам. Недостатки – сложность схемы, чувствительность к влаге, импульсные помехи. Современные технические средства помогают устранить эти недоработки, но стоимость их будет выше.
По мощности различают от 12 до 800 Вт. По силе тока от 1 А до 66 А.
По типу охлаждения:
- пассивное;
- активное.
По материалу корпуса:
- из алюминия;
- из металла;
- из пластика.
Основные технические характеристики блоков питания:
- входное напряжение – показывает, в какую сеть можно подключать устройство;
- выходное напряжение – показывает, в какое напряжение преобразуется;
- номинальная мощность – нагрузка, на которую рассчитан блок питания;
- тип напряжения на выходе – постоянное или переменное.
Перед тем как выбрать блок, нужно заранее продумать размещение. К месту установки также предъявляются требования:
- около корпуса необходимо по 20 см воздушного пространства со всех сторон для вентиляции;
- нельзя устанавливать прибор рядом с нагревательными элементами;
- при использовании двух и более преобразователей нельзя располагать их вплотную друг к другу;
- открытые и полугерметичные приборы нельзя размещать под прямыми солнечными лучами;
- к трансформатору должен обеспечиваться доступ.
Выбор прибора основывается на том, какой нужен способ подключения, корпус, принцип охлаждения, мощность и дополнительные функции. Для расчета мощности блока нужно знать нагрузку 1 метра ленты и длину изделия.
Корпус
Все виды блоков питания различаются по корпусу. Внутренние составляющие и принцип работы схожи. Выбор зависит от условий эксплуатации.
Схема подключения светодиодной ленты RGB к источнику питания
Чтобы подключить к электричеству многоцветную светодиодную ленту RGB кроме блока питания соответствующей мощности понадобится контроллер – устройство для управления цветом светодиодной ленты. Без контроллера вы не сможете наслаждаться разноцветными переливами и управлять интенсивностью свечения.
Контроллеры отличаются внешним видом, мощностью, программами управления цветом ленты, пультами дистанционного управления. Но принцип работы у них одинаковый – в контроллер входит два провода от блока питания, а выходит четыре на светодиодную ленту.
Схема подключения RGB-контроллера одинаковая, независимо от его типа. Разъемы, к которым подключаются провода от блока питания, обозначаются «V+» (к нему нужно подключить красный провод) и «V-» (к нему нужно подключить черный провод).
Обозначения разъемов для подключения RGB-ленты:
- R (red) – управление красным цветом
- G (green) – управление зеленым цветом
- B (blue) – управление синим цветом
- V+» – общий вывод (на разных контроллерах он может обозначаться по-разному, но его невозможно спутать с другими)
Будьте внимательны при подключении проводов. Конечно, если вы неправильно их присоедините, ничего страшного не произойдет, просто перепутаются цвета ленты. Например, на пульте вы нажмете зеленый цвет, а загорится красный.
Схема подключения к одному источнику питания светодиодной ленты RGB
На рисунке показан самый простой случай — подключение к питанию ленты RGB длиной не более пяти метров. На схеме это выглядит так:
Схема подключения к одному источнику питания двух светодиодных лент RGB
Так же как и в случае с одноцветной светодиодной лентой, ленты RGB нельзя соединять в цепь последовательно – токоведущие дорожки рассчитаны на длину до пяти метров. Поэтому не экспериментируйте, и подключайте ленты так, как рекомендуют специалисты.
Если номинальная мощность контроллера соответствует суммарной мощности подключаемых лент, то светодиодные ленты могут быть подключены параллельно:
Для подключения двух RGB-лент к одному источнику питания понадобится четырехжильный удлиняющий провод сечением 1,5 миллиметра и длиной 5 метров.
Если мощности контроллера не достаточно для подключения двух и более светодиодных лент, то в схему включают еще одно устройство – RGB-усилитель сигнала. Данное устройство осуществляет питание ленты RGB, сохраняя при этом синхронность свечения светодиодов обоих лент. Вот схема подключения двух светодиодных лент с использованием усилителя сигнала:
Конец первой ленты подключается к входу усилителя с надписью «Input», а начало второй ленты подключается к выходу с надписью «Output».
Будьте внимательны, не перепутайте провода – провод определенного цвета нужно подключать в соответствующий разъем. Провода от блока питания подключите на питающие контакты.
Схема подключения к двум источникам питания двух светодиодных лент RGB
Иногда для подключения двух или более светодиодных лент RGB целесообразно использовать два источника питания. Дело в том, что две ленты с 60 светодиодами на погонный метр вместе потребляют 140 Ватт. Блок питания, выдающий такую мощность, довольно большой и тяжелый, и спрятать его в нишу не всегда возможно – понадобится предусмотреть место для него еще на стадии проектирования.
Кроме того, контроллеры имеют свойство через некоторое время выходить из строя, поэтому лучше выбирать контроллер с двукратным запасом мощности. Для подключения лент мощностью 140 Ватт понадобится контроллер мощностью 280 Ватт. Он стоит довольно дорого, и приобрести его проблематично.
Вот схема подключения двух светодиодных лент к двум источникам питания с использованием усилителя сигнала:
Эта схема подключения сложнее, но имеет ряд преимуществ:
- Используются компактные блоки питания
- Можно использовать любые контроллеры без поправки на мощность
- По данной схеме можно подключать любое количество лент
Вот и все о подключении светодиодных лент к питанию. Надеюсь, статья была для вас полезной.
Люминесцентные лампы
Лампа люминесцентная представляет собой колбу с электродами, изготовленными из вольфрама. В этой колбе электроразряд создает в ртутных парах ультрафиолетовое излучение, которое с помощью люминофора (субстанции, способной преобразовывать энергию, которую она поглощает, в свет) трансформируется в видимые световые лучи. К примеру, здесь может применяться смесь галофосфат кальция с иными веществами.
Рецепт лимонно-апельсинового пирога из йогурта: выручит, когда гости на пороге
«Сэкономите время и деньги»: директор химчистки советует класть вещи в морозилку
Синоптики предупредили о рекордном снегопаде в Москве в конце недели
Превосходства люминесцентных ламп:
- в 5 раз меньше используют энергии, чем простые лапочки (20-ваттная люминесцентная лампа идентична классической 100-ваттной);
- имеют длительный срок службы – от 7000 до 10 000 часов;
- дают отличное освещение, свет может быть желтый (теплый) или дневной (белый).
Недостатки:
в составе есть ртуть, что делает их допустимо опасными, поэтому требуют осторожного обращения и специфичной утилизации;
люминесцентная лампа загорается с задержкой в 0,5-1,5 секунды, яркость нарастает незаметно;
иногда мерцают, что для глаз создает дискомфорт;
срок службы таких ламп зависит от числа включений и составляет около 5 лет при условии локализации количества включений до 2000, то есть не более 5 раз в сутки в течение двух лет (гарантийный срок);
яркость таких лампочек постепенно уменьшается и к концу срока службы равна примерно 60 %;
выдают ультрафиолетовое излучение, вредное для зрения (не рекомендуется применять в комнатах для детей и в светильниках настольных);
для люминесцентных ламп температура окружающей среды должна быть 5-25 °С, поэтому их желательно защищать от потоков горячего и холодного воздуха, чтобы избежать уменьшения светоотдачи. Влага тоже может нарушить работу люминесцентной лампы.
Литература
- Мосс Т. Полупроводниковая оптоэлектроника. М.: Мир. 1976.
- Зи С. Физика полупроводниковых приборов. Том 1-2. М.: Мир. 1984.
- Абрамов В. С., Никифоров С. Г., Соболь П. А., Сушков В. П. Свойства зеленых и синих InGaN-светодиодов // Светодиоды и лазеры. 2002. № 1–2.
- Агафонов Д. Р., Мурашова М. А., Никифоров С. Г., Пинчук О. П., Столяревская Р. И. Исследования визуального восприятия красных железнодорожных светофоров на основе СИД // Светотехника. 2003. № 6.
- Иваницкий Г. Вернисаж инфракрасных портретов // Наука и жизнь. 2005. № 8.
- Цвета световых сигналов. Официальные рекомендации Международной комиссии по освещению (МКО). Публикация МКО № 2.2 (ТС-1.6). 1975.
Греется ли светодиодная лампа
Основной элемент светодиодной (LED) лампы — светоизлучающий диод. В зависимости от мощности лампы, таких диодов на корпусе может быть смонтировано от нескольких до нескольких десятков штук.
Светодиод представляет собой полупроводник, издающий свечение при прохождении через него электрического тока в одном направлении. Данный диод имеет узкий спектр излучения, зависящий от химического состава полупроводника. Более детально на конструкции и принципе работы останавливаться не будем. Раскроем лишь основной интересующий вопрос — греются ли светодиодные лампы.
Почему греются светодиодные лампы? Тепло в процессе работы выделяется на кристалле полупроводникового перехода. Если не отводить тепло от данной площадки, то кристалл перегревается и перегорает. Поэтому, светодиоды в LED лампах устанавливаются на печатной плате, имеющей хорошие показатели теплопроводности. Печатная плата в свою очередь крепится к радиатору, который аккумулирует и постепенно выводит излишки тепла.
Помимо низкой теплоотдачи LED лампы выделяются минимальным потреблением электроэнергии, незначительной восприимчивостью к циклам включений/выключений и высоким сроком службы (от 20 000 до 100 000 тысяч часов работы).
Единственное обстоятельство, которое может заставить задуматься перед покупкой светодиодов высокая цена. Однако, учитывая что светодиодные лампы служат долго и потребляют в 5 — 6 раз меньше электроэнергии, разница в цене вполне оправдана.
