Moderne verlichting heeft een revolutie teweeggebracht door de light{0}}emitting diode (LED)-technologie, die energie-efficiëntie, duurzaamheid en variatie biedt. Het onderwerp ofLED-verlichtingOververhitting en hoe ze de thermische output regelen in vergelijking met gloeilampen of fluorescentielampen wordt echter nog steeds vaak gevraagd. Hoewel LED's vaak worden gepromoot als "koele" verlichtingsopties, is warmteproductie nog steeds mogelijk. Dit artikel vergelijkt het thermische beheer van LED's met dat van conventionele lampen, onderzoekt de wetenschap die ten grondslag ligt aan de warmteproductie van LED's en kijkt naar de gevolgen voor de levensduur, prestaties en veiligheid.
Hoe werken warmte-het genereren van LED's?
LED's genereren warmte, in tegenstelling tot wat veel mensen denken, maar hun werking is heel anders dan die van eerdere verlichtingstechnologieën.
De wetenschap van warmteopwekking door LED's
Elektroluminescentie, een proces waarbij elektriciteit door een halfgeleidermateriaal stroomt, elektronen activeert en fotonen (licht) vrijgeeft, is de manier waarop LED's licht produceren. Niet alle energie wordt echter omgezet in licht. De halfgeleiderverbinding, het centrum van de LED-chip, is waar ongeveer 70-80% van de elektrische energie in LED's wordt omgezet in warmte. Om de diode goed te laten functioneren en schade te voorkomen, moet deze warmte vrijkomen.
Belangrijke verschillen met oudere lampen
Wolfraamgloeidraden worden verwarmd totdat ze schijnen in gloeilampen. Ze verliezen meer dan 90% van hun energie als warmte die uitstraalt als infraroodstraling. Er bestaat gevaar voor brandwonden, omdat de glazen bol behoorlijk heet wordt.
TL-lampen: TL-lampen zenden licht uit door gebruik van fosforcoatings en kwikdamp. Ongeveer 80% van hun energie gaat verloren als warmte, die wordt geproduceerd aan de elektroden en via de ballast.
LED's genereren over het geheel genomen minder afvalwarmte, maar vanwege hun kleine formaat wordt de warmte geconcentreerd op de kruising, waardoor een geavanceerd thermisch beheer nodig is om voortijdige uitval te voorkomen.
LED-thermisch beheer vergeleken met conventionele lampen
De levensduur, veiligheid en effectiviteit van verlichtingssystemen worden allemaal beïnvloed door de manier waarop de warmte wordt gecontroleerd.
1. LED-warmteafvoer
Om warmte uit de halfgeleider te verwijderen, gebruiken LED's zowel passieve als actieve koeltechnieken:
Koellichamen: Koellichamen gemaakt van koper of aluminium gebruiken geleiding om warmte te absorberen en te verspreiden. Hun vinnenontwerp optimaliseert het luchtstroomoppervlak.
Thermische pads en lijmen: Deze stoffen verhogen de warmteoverdracht door het contact tussen de LED-chip en het koellichaam te verbeteren.
PCB-ontwerp: Secundaire koellichamen worden gemaakt met behulp van printplaten (PCB's) met metalen kernen, zoals aluminium PCB's.
Actieve koeling: Om de warmte snel af te voeren, kunnen krachtige LED's (zoals die te zien zijn in stadionverlichting) gebruik maken van vloeistofkoeling of ventilatoren.
Voorbeeld: Om de warmte van de diode af te voeren, heeft een standaard LED-lamp een koellichaam in de basis ingebouwd, dat vaak verborgen is achter een plastic behuizing.
2. Warmtebeheer bij oudere gloeilampen
Gloeilampen geven warmte af aan de omringende lucht. Hoewel thermische controle niet vereist is, kan te veel hitte aangrenzende materialen of armaturen beschadigen.
Voorschakelapparaten worden in TL-buizen gebruikt om de stroom en de warmte van de onderste elektrode te regelen. Warmteaccumulatie kan echter de levensduur van gesloten armaturen verkorten.
Vergelijking van temperaturen
LED's: Oppervlaktetemperaturen variëren van 30 tot 50 graden (86 tot 122 graden F), terwijl ze op de kruising werken bij 60 tot 85 graden (140 tot 185 graden F).
De gloeidraden van gloeilampen kunnen een temperatuur van 2500 graden (4532 graden F) bereiken, terwijl de oppervlaktetemperaturen boven de 150 graden (302 graden F) komen.
Voorschakelapparaten in TL-buizen kunnen een temperatuur van 100 graden (212 graden F) bereiken, maar de oppervlaktetemperaturen liggen doorgaans tussen 40 en 50 graden (104 en 122 graden F).
Hoewel LED's over het algemeen efficiënter werken, moet hun plaatselijke warmte zorgvuldig worden gecontroleerd om 'thermal runaway' te voorkomen, een toestand waarin de efficiëntie van de diode verslechtert naarmate de temperatuur stijgt.
Waarom oververhitting belangrijk is: gevaren en gevolgen
Onvoldoende LED-warmtebeheer kan resulteren in:
Verminderde levensduur: De afbraak van lumen wordt versneld door hoge temperaturen. Bij oververhitting kunnen LED's met een levensduur van 50.000 uur binnen 10.000 uur defect raken.
Kleurverschuiving: Ongewenste kleurverschuivingen, zoals blauwe tinten, worden veroorzaakt doordat hitte de fosforcoatings in witte LED's afbreekt.
Efficiëntieverlies: Te veel warmte zorgt ervoor dat de halfgeleider resistenter wordt, waardoor de hoeveelheid geproduceerd licht per watt afneemt.
Veiligheidsrisico's: Hoewel het zelden voorkomt, kan langdurige oververhitting bestuurders schaden of ervoor zorgen dat brandbare materialen in armaturen met een slechte constructie vlam vatten.
Een analyse van gesloten armaturen
Zonder voldoende ventilatie raken LED-lampen die worden gebruikt in gesloten armaturen-zoals inbouwplafondlampen-vaak oververhit. Omdat conventionele LED's in kleine ruimtes te snel kapot kunnen gaan, geven fabrikanten aan of een lamp geschikt is voor dergelijke omgevingen.
Innovaties in thermisch beheer voor LED-ontwerp
De verbeteringen op het gebied van techniek en materiaalkunde zijn verbeterdLEDwarmteafvoer:
1. Technologie bekend als Chip-on-Board (COB)
Door veel diodes direct op een substraat te monteren, verspreiden COB-LED's warmte over een groter oppervlak. Het rendement wordt verhoogd en de junctietemperaturen worden daardoor verlaagd.
2. Pakketten gemaakt van keramiek
Keramische behuizingen bieden, in tegenstelling tot plastic behuizingen, superieure thermische geleidbaarheid en veerkracht tegen hittestress in hoogwaardige LED's.
3. Intelligente thermische terugtrekking
Om schade te voorkomen, hebben sommige chauffeurs sensoren die, in het geval dat de temperatuur boven acceptabele grenzen stijgt, de LED dimmen of uitschakelen.
4. Warmteverspreiders gemaakt van grafeen
Grafeenlagen worden gebruikt in experimentele LED's om de warmteafvoer te verbeteren, wat het thermisch beheer volledig zou kunnen veranderen.
LED- en conventionele lamptoepassingen: een vergelijking
Waar en hoe bepaalde lampen worden gebruikt, wordt beïnvloed door de thermische output:
Huishoudelijke omgevingen
Indien correct beoordeeld,LED-buislampenzijn perfect voor dimbare instellingen, gesloten armaturen en taaklampen. In ruimtes met onvoldoende ventilatie bestaat gevaar voor oververhitting.
Gloeilampen: uitgefaseerd vanwege hun inefficiëntie en brandgevaar.
Fluorescentielampen mogen niet in huizen worden gebruikt vanwege de trage opwarmtijd-en het kwikgehalte ervan.
Zakelijke/industriële omgevingen
Vanwege hun duurzame ontwerp en sterke koellichamen zijn LED's de industriestandaard voor hoge-baaiverlichting, bewegwijzering en buitenruimtes.
Metaalhalide/HPS: in sommige magazijnen worden nog steeds oudere HID-lampen (hoge intensiteitsontladingslampen) gebruikt, maar deze moeten regelmatig worden vervangen en produceren te veel warmte.
De beste manieren om oververhitting van LED's te voorkomen
Selecteer de juiste armatuur: gebruik voor LED's met een hoog-wattage open of goed- geventileerde armaturen.
Controleer de behuizingsspecificaties: Zorg er indien nodig voor dat de lampen gecertificeerd zijn voor afgesloten ruimtes.
Vermijd oversturing van LED's: De warmteafgifte neemt toe als de spanning groter is dan aanbevolen.
Regelmatig onderhoud: Om de luchtstroom op gang te houden, worden de warmteafvoeren afgestoft.
LED's zijn koeler en toch gevoelig voor hitte.
LED's zijn veiliger en energiezuiniger- dan gloeilampen of fluorescentielampen, omdat ze minder omgevingswarmte produceren. Er is echter een zorgvuldige thermische controle vereist vanwege hun plaatselijke warmteafgifte op de halfgeleiderovergang. Moderne LED's bieden een ongeëvenaard uithoudingsvermogen en efficiëntie en verminderen tegelijkertijd het risico op oververhitting dankzij koellichamen, geavanceerde materialen en een slim ontwerp. LED's zullen beter blijven presteren naarmate de technologie vordert dankzij ontwikkelingen als grafeenkoeling en adaptieve thermische oplossingen, waardoor hun positie als verlichting van de toekomst veilig wordt gesteld.
Als u deze richtlijnen kent, kunnen bedrijven en mensen LED's efficiënt gebruiken, waardoor topprestaties in commerciële, industriële en residentiële omgevingen worden gegarandeerd.
https://www.benweilight.com/linear-verlichting/led-lat-licht/led-koppelbaar-led-lat-licht-ip65.html
