Warum muss bei LED-Lampen auf die Wärmeableitung geachtet werden? Bei herkömmlichen Lampen ist das nicht nötig?
1: Warum muss bei LED-Lampen auf die Wärmeableitung geachtet werden? Bei herkömmlichen Lampen ist das nicht nötig?
- CFL, Beleuchtung durch Hitze, und es macht nichts, wenn die Temperatur nicht hoch genug ist, um das Glas zu schmelzen;
- Halogenlicht ist heiß, hat aber keinen Einfluss auf Effizienz und Lebensdauer. Es macht nichts, wenn es nicht heiß genug ist, um die Teile zu schmelzen;
- Die Temperatur der Metallhalogenidlampenröhre ist sehr hoch. Sofern die Leistung nicht zu hoch ist, muss der Wärmeableitung im Allgemeinen keine allzu große Aufmerksamkeit gewidmet werden.
„Dies ist eine Hochleistungs-Halogen-Metalldampflampe. Bei unsachgemäßer Wärmezufuhr kann es zum Schmelzen der Elektrode kommen. Daher verfügt sie über einen sehr dicken elektrischen Anschluss, und ein Teil der Wärme gelangt ins Wasser und wird abgeführt.“
2: Warum haben LEDs Angst vor Hitze?
Egal wie viele Watt eine LED-Lampe hat, man muss sich wegen der Hitzeentwicklung Gedanken um die Wärmeableitung machen. Eine LED ist ein Halbleiterbauelement, hohe Temperaturen verkürzen die Lebensdauer, verringern die Leistung und führen zu Leistungseinbußen.
Wenn ein LED-Chip arbeitet, erwärmt er sich. Die PN-Übergangstemperatur wird als Übergangstemperatur bezeichnet.
Was eine LED wirklich tut, ist ein kleines Stück Chip.
3: Welche Beziehung besteht zwischen Sperrschichttemperatur und LED-Lichtstrom?
„Je höher die Sperrschichttemperatur, desto geringer der Lichtstrom, und je höher die Sperrschichttemperatur, desto schlechter ist der Betriebszustand der LED.“
4: Welche Beziehung besteht zwischen Sperrschichttemperatur und LED-Lebensdauer? (Der allgemeine Lichtstrom sank auf 70%, wenn wir an eine überhitzte LED denken.)
„Bei einer Sperrschichttemperatur von 105 Grad sinkt der Fluss schnell auf 70%, dann beträgt die Lebensdauer der LED-Lampe etwa 10.000 Stunden. Wenn die Kontrolltemperatur auf 55 Grad eingestellt wird, kann die Lebensdauer der LED über 100.000 Stunden betragen.“
Wir müssen also eine Möglichkeit finden, die LEDs abzukühlen und ihnen die Ableitung der entstehenden Wärme zu ermöglichen.
5: Also, wie wird man die Hitze los?
1. LED-Wärmeableitungsprinzip: Die Wärmeableitung erfolgt in drei Modi: Leitung, Konvektion und Strahlung.
a: Leitung: der Weg der Wärme vom höheren Teil des Objekts entlang des Körpers zum niedrigeren Teil der Temperatur;
Faktoren, die die Wärmeübertragung beeinflussen:
1. Kühlkörpermaterial
2. Wärmeableitungsstruktur;
Je näher die Materialien aneinander haften, desto schneller erfolgt die Wärmeübertragung. Wenn sich die beiden Materialien nur ein wenig berühren, wird die Wärmeleitung blockiert. Dies ist der Wärmewiderstand. An diesem Punkt können wir das Material zwischen den Materialien erhitzen, sodass die Wärme gut durchdringt.
3. Form und Größe des Wärmeleitmaterials.
2. Strahlung: das Phänomen, dass Objekte mit hoher Temperatur direkt nach außen strahlen:
Die Effizienz der Wärmestrahlung hängt vom Wärmewiderstand des umgebenden Mediums (das umgebende Medium wird oft als Luft bezeichnet) und den Eigenschaften der Wärmestrahlung selbst ab. Für die LED-Lampe ist die Wärmeübertragung durch Strahlung jedoch nicht so wichtig. Da die Temperatur der Lampe selbst nicht hoch ist, ist das Strahlungsphänomen nicht sehr stark, wenn die Temperatur nicht zu hoch ist. Daher wird diese Methode in Betracht gezogen, wenn die Wärmeableitung geringer ist.
3. Konvektion: die Abfuhr von Wärme durch die Strömung von Gasen oder Flüssigkeiten.
„Die Wärme steigt von unten nach oben und gelangt zurück zu kühleren Dingen.“
Jetzt gibt es zwei Kühler, fast die gleiche Form, aber einer ist geschlossen, der andere hat einen offenen Schlitz. Es ist offensichtlich, dass die Kühlleistung des Kühlers auf der rechten Seite viel besser ist. Er führt zusätzlich zur Wärmeleitung und Konvektion Wärme ab, während der linke Kühler auf die Wärmeleitung angewiesen ist, um Wärme abzuleiten.
Verstehen Sie die Beziehung zwischen Wärmeableitung und Lichtausbeute und Lebensdauer der Lampe sowie die Art der Wärmeableitung. Wie können Sie dann beurteilen, ob eine Lampe gut oder schlecht ist?
6. Wie kann man beurteilen, ob eine LED-Lampe gut oder schlecht ist?
Ein vernünftiges Design der Wärmeableitung sorgt für gute Lampen, deren Wärmeableitungskapazität und Leistung in Einklang stehen. Volumen und Gewicht des Kühlkörpers bestimmen die Speicherkapazität der Wärme, daher muss der Kühlkörper immer groß sein. Die Fläche des Kühlkörpers bestimmt die endgültige Emissionskapazität. Um die Fläche zu vergrößern, werden normalerweise verschiedene Säulen, Maschen, Folien und andere Formen verwendet.
Ein vernünftiges Design der Wärmeableitung sorgt für gute Lampen, deren Wärmeableitungskapazität und Leistung in Einklang stehen. Volumen und Gewicht des Kühlkörpers bestimmen die Speicherkapazität der Wärme, daher muss der Kühlkörper immer groß sein. Die Fläche des Kühlkörpers bestimmt die endgültige Emissionskapazität. Um die Fläche zu vergrößern, werden normalerweise verschiedene Säulen, Maschen, Folien und andere Formen verwendet.
Kühlkörper machen einen großen Teil der Kosten von Leuchten aus. Einige Fabriken sparen Kosten und Material. Hier ist also die Frage: Wie beurteilen wir, ob ein Kühlkörper für eine Lampe gut funktioniert?
Natürlich besteht die direkte Methode darin, die Temperatur der Arbeits-LED-Chip-Verbindung zu testen. Wenn die Temperaturregelung im akzeptablen Bereich liegt, ist das ein gutes Ergebnis, andernfalls wird an der falschen Stelle gespart.
7. Wie testen?
1: Eine Infrarot-Wärmebildkamera ist ein gängiges berührungsloses Temperaturmessgerät.
Bei Verwendung professioneller Bildgebungsgeräte ist nur die Außentemperatur erkennbar, die Chiptemperatur im Kern ist jedoch nicht erkennbar.‘ Aber allgemein gesprochen ist es in Ordnung, wenn sich manche für die Temperaturmessung per Handtestlampe entscheiden.
Erstens: Die Temperatur einer LED-Lampe durch Berühren mit der Hand zu testen, hat selbst keine spezielle Theorie, schließlich empfinden verschiedene Menschen die Temperaturempfindlichkeit unterschiedlich. Wenn das Testgerät jedoch nicht vor Ort ist, kann man die Temperatur der Lampe auch grob durch Berühren mit der Hand beurteilen. Voraussetzung ist, dass die Lampentemperatur niedriger ist als die Temperatur der verbrannten Hand.
Aber wenn man den Kopf des Waschbeckens berührt, ist es nicht unbedingt gut.
Wenn die LED-Lampe normal funktioniert, muss ein guter Kühlkörper eine niedrigere Temperatur haben, aber ein Kühlkörper mit niedrigerer Temperatur ist nicht unbedingt gut.
Der Chip hat wenig Wärme, eine gute Leitfähigkeit, ausreichende Wärmeableitung und eine niedrige Betriebstemperatur. Dies ist ein gutes Kühlsystem, und der einzige „Nachteil“ kann eine Materialverschwendung sein.
Warum ist ein Kühlkörper, der eine niedrige Temperatur aufweist, nicht unbedingt gut? Das Problem liegt hauptsächlich in der Wärmeleitung. Wenn die durch die Wärme erzeugte Wärme nicht reibungslos zum verstreuten Teil transportiert werden kann, staut sich die Wärme in der Nähe der Wärmequelle und die Wärmeübertragung zum Kühlkörper erfolgt durch große Temperaturunterschiede, sodass die Grifftemperatur nicht hoch ist.
Wenn sich unter der Leiterplatte Verunreinigungen befinden, besteht kein guter Kontakt mit dem Kühlkörper, die Wärme kann sich nicht ausbreiten und konzentriert sich im Chip. Draußen ist es nicht heiß, tatsächlich sind die Chips bereits heiß!
Der Kühlkörper ist beim Berühren sehr heiß. Er muss defekt sein.
Wenn der Kühlkörper beim Berühren sehr heiß wird, ist das Kühlsystem sicherlich nicht gut oder die Kühlkapazität des Kühlkörpers unzureichend. Dies kann daran liegen, dass die Lampe entweder einen Maverick-Karren zieht und die wirksame Wärmeableitungsfläche nicht ausreicht. Die Wärme kann nicht schnell mit der Umgebungsluft ausgetauscht werden. Dies führt zu einem Temperaturunterschied zwischen der Lampe und der Luft bei der Wärmeableitung und führt dazu, dass die Lampe sehr heiß wird.
Das Volumen oder die Fläche des Kühlkörpers reicht nicht aus, die Wärme des Chips kann nicht rechtzeitig abgeleitet werden und führt dazu, dass die Berührung sehr heiß wird.
Manche Kühlkörper sehen sehr dick aus, aber die „effektive Wärmeableitungsfläche“ reicht nicht aus. Eine Reihe von Kühlsystemen, bei denen ein Teil der Kühlkörperfläche vollständig der Umgebungsluft ausgesetzt ist und die Luft schnell und ungehindert entweichen kann, kann als „effektive Wärmeableitungsfläche“ bezeichnet werden. Andere Materialien, die nicht frei und vollständig mit der Luft in Kontakt kommen können, können bestenfalls nur Wärmekapazitätsmaterialien oder Wärmeabstrahlungsflächen sein.
Wie kann man also die Wärmeableitung von LED-Lampen systematisch ermitteln?
„Halbstunden-Beleuchtungsmethode“ zur Messung der Sperrschichttemperatur“
Da wir die Sperrschichttemperatur nicht direkt messen können, gibt es eine indirekte Möglichkeit, die Sperrschichttemperatur zu ermitteln? Glücklicherweise nimmt der Lichtstrom ab, wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt. Solange wir dann die Änderung der Beleuchtungsstärke der Lampe an derselben Stelle messen, können wir die Änderung der Sperrschichttemperatur umkehren.
8. WIE?
- Wählen Sie einen Ort, der nicht durch Außenlicht gestört wird. Schalten Sie vorzugsweise nachts andere Lichter aus.
- Kaltes Licht, messen Sie sofort eine Beleuchtungsposition und notieren Sie den Messwert zu diesem Zeitpunkt als „Kaltzustandsbeleuchtungsstärke“.
- Lassen Sie die Position der Lampen und die Beleuchtungsstärke unverändert, die Lampen arbeiten dauerhaft.
- eine halbe Stunde später, lesen Sie den Beleuchtungsstärkewert hier ab, notieren Sie den Messwert als „Beleuchtungsstärke im heißen Zustand“
- Wenn der Unterschied zwischen den beiden Werten (10–15%) liegt, ist das Kühlsystem der Lampe grundsätzlich gut.
- Wenn die beiden Werte stark voneinander abweichen (größer als 20%), ist das Wärmeableitungssystem dieser Lampe fraglich.
Indirekte Messung der Änderung der Sperrschichttemperatur mit der Halbstundenbeleuchtungsmethode.
Aus der Kurve des Lichtstroms gegenüber der Sperrschichttemperatur lässt sich erkennen, um wie viele Lumen der Lichtstrom abnimmt und indirekt auch, um wie viel Grad Celsius die Sperrschichttemperatur ansteigt.
Beim OSRAM S5 (3030)-Chip verringert sich der Lichtstrom bei 25 °C um 201 TP3T, die Sperrschichttemperatur liegt bei über 120 Grad Celsius.
Beim OSRAM S8 (5050)-Chip verringert sich der Lichtstrom bei 25 °C um 201 TP3T, die Sperrschichttemperatur liegt bei über 120 Grad Celsius.
Beim OSRAM E5 (5630)-Chip verringert sich der Lichtstrom bei 25 °C um 201 TP3T, die Sperrschichttemperatur liegt bei über 140 Grad Celsius.
Wir können also erkennen: Wenn die thermische Beleuchtungsstärke nach einer halben Stunde 20% niedriger ist als im kalten Zustand, liegt die Sperrschichttemperatur grundsätzlich über dem Toleranzbereich des Chips. Daraus lässt sich grundsätzlich schließen, dass das Wärmeableitungssystem nicht geeignet ist.
Gibt es einen Sonderfall? Nehmen wir am Ende dieses Artikels natürlich ein Gegenbeispiel,
OSLON Square 1-5W Die Temperatur der Chip-Verbindung steigt von 25 °C auf 40 °C, der Lichtstrom steigt Nitian! Dann begann sie zu sinken und der Lichtstrom nahm bei 120 °C um etwa 101 TP3T ab. Bei diesem Chip kann die Wärmeableitung also mit einer halbstündigen Beleuchtungsmethode nur um 5 bis 81 TP3T geändert werden!
