Le elevate temperature di esercizio hanno una serie di effetti sulla durata delle luci LED e spesso determinano una notevole riduzione della durata. Gli effetti principali e le loro cause sono i seguenti:
1. Decadimento della luce più rapido o riduzione della luminosità
Aumento della temperatura di giunzione: il chip semiconduttore (giunzione PN), che costituisce il nucleo di un LED, aumenterà direttamente la temperatura di giunzione in risposta alle alte temperature. Il tasso di decadimento della luce del LED può aumentare di 1,5–2 volte per ogni aumento di 10 gradi della temperatura di giunzione, il che causerebbe una diminuzione più rapida della luminosità.
Degradazione della polvere fluorescente: i LED bianchi utilizzano polvere fluorescente per trasformare la luce blu in luce bianca. Le alte temperature possono far invecchiare le polveri fluorescenti, perdendo la loro efficienza luminosa e la stabilità della temperatura del colore e forse provocando uno spostamento del colore.
2. Ridurre la longevità delle parti elettroniche
Circuito di pilotaggio danneggiato: i condensatori elettrolitici, i resistori e le altre parti dell'alimentatore LED sono sensibili alla temperatura-. Le alte temperature possono accelerare l'evaporazione dell'elettrolita (un aumento di 10 gradi della temperatura può dimezzare la durata di vita del condensatore), il che può causare il guasto del circuito di pilotaggio e, in ultima analisi, danneggiare la luce LED nel suo insieme.
Degradazione dei materiali semiconduttori: temperature elevate possono aumentare la corrente di dispersione, diminuire l'efficienza luminosa e peggiorare la migrazione degli elettroni e la formazione di difetti all'interno dei chip LED.
3. Danni fisici causati dallo stress da calore
Variazioni nella crescita dei materiali: i coefficienti di dilatazione termica dei vari materiali utilizzati negli imballaggi LED, come silicone, ceramica e substrati metallici, variano. L'esposizione prolungata alle alte temperature può portare a problemi di circuito aperto provocando la rottura del giunto di saldatura, la rottura del filo d'oro o la separazione dell'interfaccia.
Invecchiamento del materiale di imballaggio: i materiali di imballaggio in silicone o resina epossidica sono soggetti a ingiallimento e indurimento alle alte temperature, il che influisce sulla dissipazione del calore e riduce la trasmissione della luce.
4. Efficacia ridotta e maggiore consumo di energia
Efficienza ridotta della conversione fotoelettrica: un circolo vizioso di "alta temperatura → bassa efficienza → temperatura più elevata" risulta dalla diminuzione dell'efficienza quantistica dei LED alle alte temperature e dalla trasformazione di una maggiore energia elettrica in calore anziché in energia luminosa.
Rischio di instabilità termica: l'instabilità termica, che può distruggere rapidamente e completamente i chip LED, può essere provocata da temperature estremamente elevate.
Un esempio di impatto quantitativo
La connessione tra longevità e temperatura: la durata teorica di un LED, che spesso è determinata dal tempo impiegato dalla luce per sbiadire al 70% della sua luminosità originale, può essere ridotta da 50.000 ore a circa 25.000 ore se la temperatura di giunzione aumenta da 85 a 95 gradi Celsius (i numeri esatti variano a seconda del design e dei materiali).
Il modello di Arrhenius: questo modello, secondo il quale la velocità di reazione chimica (tasso di invecchiamento) raddoppia per ogni aumento di temperatura di 10-15 gradi Celsius, viene spesso utilizzato per descrivere la durata di vita dei componenti elettronici.
Come si possono mitigare gli effetti delle alte temperature?
Migliorare la progettazione della dissipazione del calore: assicurarsi che la temperatura di giunzione sia inferiore al limite specificato, che in genere è inferiore o uguale a 85 gradi, utilizzando alette di dissipazione del calore, tubi di calore o substrato di alluminio.
Regolare la temperatura dell'ambiente: gli apparecchi illuminanti a LED non devono essere utilizzati in spazi chiusi o in zone con temperature elevate, come quelle adiacenti ai forni.
Una corrente di pilotaggio ragionevole. Per ridurre la generazione di calore, evitare il sovraccarico e una corrente inferiore (ma bilanciare la luminosità).
Scegli materiali in grado di resistere alle alte temperature, come fosforo anti-invecchiamento, guarnizioni in ceramica o grasso siliconico con elevata conduttività termica.
Misure di sicurezza dell'utente
Mettere in ventilazione: per evitare l'accumulo di calore, assicurarsi che ci sia circolazione d'aria intorno agli apparecchi di illuminazione.
Pulizia frequente La dissipazione del calore può essere ostacolata dalla formazione di polvere, in particolare per installazioni di illuminazione esterne o industriali.
Evitare di funzionare sempre a pieno carico: utilizzarlo con parsimonia o in modo debole può prolungarne la durata.
il calore eccessivo è il "killer invisibile" delle luci a LED e un controllo termico efficace è essenziale per prolungarne la durata, quindi dovremmo adottare misure per evitare temperature operative elevate per le luci a LED, puoi controllare sul nostro sito webhttp://www.benweilight.com
