Kaasaegne valgustus on revolutsiooniliselt muutnud valgus{0}}dioodi (LED) tehnoloogia, mis tagab energiatõhususe, vastupidavuse ja mitmekesisuse. Teema, kasLED tuledSiiski küsitakse endiselt sageli ülekuumenemist ja seda, kuidas need reguleerivad soojusvõimsust võrreldes hõõglampide või luminofoorlampidega. Kuigi LED-e reklaamitakse sageli kui "lahedaid" valgustusvõimalusi, on soojuse tootmine siiski võimalik. Selles artiklis võrreldakse LED-ide soojusjuhtimist tavapäraste pirnide omaga, uuritakse LED-soojuse tootmise aluseks olevaid teadusi ning vaadeldakse tagajärgi elueale, jõudlusele ja ohutusele.
Kuidas soojust{0}}genereerivad LED-id töötavad?
Erinevalt sellest, mida paljud inimesed arvavad, tekitavad LED-id küll soojust, kuid nende toimimine erineb oluliselt varasemate valgustustehnoloogiate omast.
LED-idest soojuse genereerimise teadus
Elektroluminestsents, protsess, kus elekter voolab läbi pooljuhtmaterjali, aktiveerides elektrone ja vabastades footoneid (valgust), on see, kuidas LED-id toodavad valgust. Kuid mitte kogu energia ei muutu valguseks. Pooljuhtide ristmik, mis on LED-kiibi keskpunkt, on koht, kus umbes 70–80% LED-ides olevast elektrienergiast muundatakse soojuseks. Dioodi töös hoidmiseks ja kahjustuste vältimiseks tuleb see soojus vabastada.
Olulised erinevused vanematest pirnidest
Volframniite kuumutatakse hõõglampides, kuni need säravad. Nad kaotavad üle 90% oma energiast soojusena, mis kiirgub infrapunakiirgusena. On olemas põletusoht, kuna klaaspirn läheb üsna kuumaks.
Luminofoorvalgustid: luminofoorlambid kiirgavad valgust fosforkatte ja elavhõbedaauru abil. Ligikaudu 80% nende energiast kaob soojusena, mis tekib elektroodidel ja läbi liiteseadme.
LED-id toodavad üldiselt vähem heitsoojust, kuid nende väiksuse tõttu koondub soojus ristmikule, mistõttu on varajase rikke vältimiseks vaja keerukat soojusjuhtimist.
LED-soojusjuhtimine võrreldes tavapäraste pirnidega
Valgustussüsteemide pikaealisus, ohutus ja tõhusus sõltuvad sellest, kuidas soojust kontrollitakse.
1. LED soojuse hajumine
Kuumuse eemaldamiseks pooljuhist kasutavad LED-id nii passiivset kui ka aktiivset jahutustehnikat:
Jahutusradiaatorid: Vasest või alumiiniumist valmistatud jahutusradiaatorid kasutavad soojuse neelamiseks ja jaotamiseks juhtivust. Nende ribidega disain optimeerib õhuvoolu pindala.
Termilised padjad ja liimid: need ained suurendavad soojusülekannet, parandades kontakti LED-kiibi ja jahutusradiaatori vahel.
PCB disain: sekundaarsete jahutusradiaatorite valmistamiseks kasutatakse metallsüdamikuga trükkplaate (PCB-sid), näiteks alumiiniumist PCB-sid.
Aktiivne jahutus: soojuse kiireks hajutamiseks võivad suure{0}võimsusega LED-id (nagu staadionivalgustites näha) kasutada vedelikjahutust või ventilaatoreid.
Näide. Dioodist soojuse eemaldamiseks on tavalise LED-pirni põhjas jahutusradiaator, mis on sageli peidetud plastkorpuse taha.
2. Vanemate lambipirnide soojuse haldamine
Hõõglambid eraldavad soojust ümbritsevasse õhku. Kuigi termoregulatsioon ei ole vajalik, võib liiga palju soojust kahjustada külgnevaid materjale või seadmeid.
Liiteseadiseid kasutatakse luminofoortorudes voolu juhtimiseks ja elektroodide kuumuse vähendamiseks. Soojuse kogunemine võib aga lühendada suletud seadmete eluiga.
Temperatuuride võrdlus
LED-id: pinnatemperatuurid on vahemikus 30 kuni 50 kraadi (86 kuni 122 kraadi F), samas kui ristmikul töötavad 60 kuni 85 kraadi (140 kuni 185 kraadi F).
Hõõglampide hõõgniit võib ulatuda 2500 kraadini (4532 kraadi F), samas kui pinnatemperatuur ületab 150 kraadi (302 kraadi F).
Luminofoorlampides olevad liiteseadised võivad ulatuda 100 kraadini (212 kraadi F), kuid pinnatemperatuurid jäävad tavaliselt vahemikku 40–50 kraadi (104–122 kraadi F).
Ehkki LED-id töötavad üldiselt tõhusamalt, tuleb nende lokaliseeritud soojust hoolikalt kontrollida, et vältida "termilist põgenemist" - seisundit, mille korral dioodi efektiivsus temperatuuri tõustes halveneb.
Miks ülekuumenemine on oluline: ohud ja tagajärjed
Ebapiisav LED-soojuse juhtimine võib põhjustada:
Vähenenud eluiga: kõrged temperatuurid kiirendavad valendiku lagunemist. Ülekuumenemise korral võivad 50 000-tunnise töövõimega LED-id 10 000 tunni pärast ebaõnnestuda.
Värvi nihe: soovimatud värvinihked, näiteks sinised toonid, on põhjustatud valgete LED-ide luminofoorkatete lagunemisest.
Tõhususe kaotus: Liiga palju soojust muudab pooljuhi vastupidavamaks, mis vähendab vati kohta toodetud valguse hulka.
Ohutusriskid: kuigi harva, võib pikaajaline ülekuumenemine kahjustada juhte või põhjustada põlevate materjalide süttimist halva ehitusega seadmetes.
Suletud valgustite analüüs
Ilma piisava ventilatsioonita kuumenevad suletud valgustites -nagu süvistatavad laevalgustid-kasutatavad LED-pirnid sageli üle. Kuna tavalised LED-id võivad kitsastes kohtades liiga vara üles öelda, näitavad tootjad, kas pirn on sellistes keskkondades kasutamiseks ette nähtud.
LED-disaini soojusjuhtimise uuendused
Inseneri- ja materjaliteaduse areng on paranenudLEDsoojuse hajumine:
1. Tehnoloogia, mis on tuntud kui Chip-on-board (COB)
Paigaldades otse substraadile palju dioode, hajutavad COB LED-id soojust suuremale pinnale. Selle tulemusena suureneb efektiivsus ja ristmiku temperatuurid langevad.
2. Keraamikast valmistatud pakendid
Keraamilised korpused, erinevalt plastkorpustest, tagavad kõrgekvaliteedilistes LED-ides suurepärase soojusjuhtivuse ja vastupidavuse kuumapingele.
3. Intelligentne termiline tagasitõmbamine
Kahjustuste vältimiseks on mõnel draiveril andurid, mis juhul, kui temperatuur tõuseb üle vastuvõetava piiri, hämardavad või lülitavad LED-i välja.
4. Grafeenist soojusjaoturid
Grafeenikihte kasutatakse eksperimentaalsetes LED-ides soojuse hajumise parandamiseks, mis võib täielikult muuta soojusjuhtimist.
LED- ja tavapirnirakendused: võrdlus
Seda, kus ja kuidas teatud pirne kasutatakse, mõjutab soojusvõimsus:
Majapidamiskeskkond
Kui see on õigesti hinnatud,LED toruvalgustidsobivad suurepäraselt hämardatavate seadistuste, suletud valgustite ja töötulede jaoks. Ebapiisava ventilatsiooniga ruumides on ülekuumenemise oht.
Hõõglambid: järk-järgult kasutuselt kõrvaldatud nende ebatõhususe ja tuleohu tõttu.
Luminofoorlampe ei tohiks majades kasutada nende aeglase{0}}soojenemisaja ja elavhõbedasisalduse tõttu.
Äri-/tööstuskeskkonnad
Tänu oma vastupidavale konstruktsioonile ja tugevatele jahutusradiaatoritele on LED-id kõrge{0}}lahtri valgustuse, tähiste ja väliruumide tööstusstandardiks.
Metallhalogeniid/HPS: mõned laod kasutavad endiselt vanemaid kõrge{0}}intensiivsusega tühjenemise (HID) pirne, kuid neid tuleb sageli vahetada ja need toodavad liiga palju soojust.
Parimad viisid LED-i ülekuumenemise vältimiseks
Valige õige kinnitus: suure{0}}võimsusega LED-ide jaoks kasutage avatud või hästi{1}}ventilatsiooniga valgustit.
Korpuse reitingute kontrollimine: vajadusel veenduge, et tuled on suletud ruumide jaoks sertifitseeritud.
Vältige LED-ide ülesõitu: Soojusvõimsus suureneb, kui pinge on soovitatust suurem.
Sagedane hooldus: õhuvoolu hoidmiseks vajub tolm ära.
LED-id on jahedamad, kuid siiski kuumusele vastuvõtlikud.
LED-id on ohutumad ja energiasäästlikumad- kui hõõglambid või luminofoorlambid, kuna need toodavad vähem ümbritsevat soojust. Siiski on vajalik hoolikas termiline reguleerimine, kuna nende soojusväljund on pooljuhtide ristmikul lokaliseeritud. Kaasaegsed LED-id pakuvad võrreldamatut vastupidavust ja tõhusust, vähendades samal ajal ülekuumenemise ohtu tänu jahutusradiaatoritele, keerukatele materjalidele ja nutikale disainile. Tänu sellistele arengutele nagu grafeenjahutus ja kohanduvad soojuslahendused töötavad LED-id tehnoloogia arenedes paremini, kindlustades nende positsiooni tuleviku valgustusena.
Nende juhiste tundmine võimaldab ettevõtetel ja inimestel LED-e tõhusalt kasutada, tagades tipptulemuse äri-, tööstus- ja eluruumides.
https://www.benweilight.com/linear-lighting/led-batten-light/led-linkable-led-batten-light-ip65.html
