Как добиться стабильной работы светодиодных светильников при экстремально жаркой температуре окружающей среды (+60 градусов Цельсия)
В этой статье мы рассмотрим основные сложности работы надежных светодиодных светильников при +60 градусов и пути оптимального решения указанных проблем. Светодиодный светильник представляет собой устройство на основе светоизлучающих диодов, которые собирают световой поток направленного света для использования в осветительном приборе. Светодиодные светильники имеют срок службы и электрический КПД, который в несколько раз больше, чем у светильников, основанных на обычных неэффективных лампочках, и даже более эффективными, чем большинство люминесцентных ламп, у некоторых диодов излучение выходит более 300 люмен на ватт.
Как лампы накаливания и в отличие от большинства люминесцентных ламп (как в виде длинных стеклянных трубок, так и закрученных в спираль лампочек), светодиоды приходят к полной яркости сразу, без прогрева. И в отличии от флуоресцентных светильников, на работоспособность их не снижает частое включение и выключение.
В течении времени светодиодные красители и материалы снижает световой выход, так сказать «выцветают». Происходит это в следствии химической реакции окисления на воздухе, способствует этому также перегрев светильника. При температуре выше +60° светильник может выйти из строя. Да, как это не удивительно, при высоком КПД который, казалось бы, должен сделать невозможным перегрев ? светодиоды перегреваются, особенно если окружающая их среда также очень теплая.
У этой проблемы есть решения, которые лучше всего применять в комплексе
1. Светодиод должен быть установлен на подложку из высокотеплопроводимого материала, чаще всего это сплавы меди или алюминия. Эта подложка должна быть установлена на радиатор, он тоже должен обладать хорошей теплопроводностью. Хорошо, когда радиатор представляет собой единое целое с корпусом лампы или светильника.
Проблемными местами тут являются стыки-соединения подложки и радиатора, а то и корпуса светильника. Эти стыки должны быть превосходно отполированы для идеальной сцепки и между ними должен находиться слой термопасты с высокими показателями теплопроводимости, что характерно для высококачественных светодиодных светильников.
Производители дешевых светильников экономят на подложках и радиаторах, делая их из некачественных сплавов, стыки часто не прополированы и плохо подогнаны между собой. Не качественная термопаста теряет с временем свои свойства, и вместо проводника тепла – становится преградой и привод к радикальному перегреву кристаллов светодиодов.
2. Встраивание в драйвер светодиода термистора - тепловой защиты. Не путать драйвер электронного устройства и драйвер как компьютерную программу. В электронике драйвер – микросхема или блок, который осуществляет преобразование электрических сигналов в электрические воздействия, выполняя, таким образом, управление электроприбором. В сложных электроприборах драйверов может быть несколько, но в светодиодных светильниках, драйвер, обычно один.
Светодиоды, по своей природе, устройства отрицательного температурного коэффициента падения напряжения. Таким образом, когда температура на переходе повышается, то снижается прямое падение напряжения на светодиоде. Диапазон данного коэффициента от -3 до -6 микровольт на кельвин, так что в обычном светодиоде, у которого прямое падение напряжения в 3,3 вольта при 25°C, температура, поднявшись до 60°C, приведёт к понижению напряжения до 3 вольт. Не учитывающий данное изменение источник питания приводит к перегрузке светодиода, за которой следует саморазогрев и быстрая порча светодиода.
Понятно, что такой лавинообразный процесс весьма вероятен в дешевых светодиодных светильниках, где электрический ток задается одним гасящим резистором. Такие светильники и лампы часто приходят в негодность, когда скачки напряжения питания, разброс технологических параметров и температурный коэффициент светодиода проявляются последовательно или одновременно.
Термистор осуществляет постоянный мониторинг температуры светильника. Когда достигается температура 60° С и более, ток в светодиодах пропорционально температуре понижается, таким образом понижается выделяемая мощность светильника и соответственно температура. Когда температура становится ниже 60° С, ток в светодиодах восстанавливается.
3. Дизайнеры и монтажники освещения должны учитывать необходимость охлаждения у мощных светодиодных прожекторов или светильников. Ни в коем случае не снимать радиаторы охлаждения. Не устанавливать его поблизости от отопительных приборов, радиаторы должны иметь доступ к охлаждающему воздуху. В настоящее время все больше популярность приобретают электрические системы охлаждения со сроком службы более 20 лет.
Автор материала – Е. В. Смолин, заместитель генерального директора светотехнического завода «Светорезерв»
