آیا لامپ های LED بیش از حد گرم می شوند و چگونه خروجی حرارتی را در مقایسه با انواع لامپ های قدیمی مدیریت می کنند؟

نورپردازی مدرن با فناوری-دیود ساطع نور (LED) متحول شده است که کارایی انرژی، دوام و تنوع را فراهم می‌کند. موضوع اینکه آیاچراغ های LEDبا این حال، گرمای بیش از حد و نحوه کنترل خروجی حرارتی در مقایسه با لامپ های رشته ای یا فلورسنت هنوز مورد سوال قرار می گیرد. اگرچه LED ها اغلب به عنوان گزینه های روشنایی "سرد" تبلیغ می شوند، تولید گرما هنوز امکان پذیر است. این مقاله مدیریت حرارتی LED ها را با لامپ های معمولی مقایسه می کند، علم تولید گرمای LED را بررسی می کند و به عواقب آن برای طول عمر، عملکرد و ایمنی نگاه می کند.

ال‌ای‌دی‌های{0} تولید گرما چگونه کار می‌کنند؟

ال ای دی ها برخلاف آنچه بسیاری از مردم فکر می کنند گرما تولید می کنند، اما عملکرد آنها با فناوری های روشنایی قبلی بسیار متفاوت است.
علم تولید گرما از LED

الکترولومینسانس، فرآیندی که در آن الکتریسیته از طریق یک ماده نیمه رسانا جریان می‌یابد، الکترون‌ها را فعال می‌کند و فوتون‌ها (نور) آزاد می‌کند، نحوه تولید نور توسط LED‌ها است. با این حال، تمام انرژی به نور تبدیل نمی شود. محل اتصال نیمه هادی، که مرکز تراشه LED است، جایی است که حدود 70 تا 80 درصد انرژی الکتریکی در LED ها به گرما تبدیل می شود. برای حفظ عملکرد دیود و جلوگیری از آسیب، این گرما باید آزاد شود.
تفاوت های مهم از لامپ های قدیمی

رشته های تنگستن تا زمانی که در لامپ های رشته ای بدرخشند گرم می شوند. آنها بیش از 90 درصد انرژی خود را به صورت گرمایی که به صورت تابش مادون قرمز تابش می شود از دست می دهند. خطر سوختگی وجود دارد زیرا لامپ شیشه ای بسیار داغ می شود.

چراغ های فلورسنت: لامپ های فلورسنت با استفاده از پوشش های فسفر و بخار جیوه نور ساطع می کنند. تقریباً 80٪ از انرژی آنها به عنوان گرما از دست می رود که در الکترودها و از طریق بالاست تولید می شود.

LED ها به طور کلی گرمای اتلاف کمتری تولید می کنند، اما به دلیل اندازه کوچک آنها، گرما در محل اتصال متمرکز می شود و نیاز به مدیریت حرارتی پیچیده برای جلوگیری از خرابی اولیه دارد.

مدیریت حرارتی LED در مقایسه با لامپ های معمولی

طول عمر، ایمنی و اثربخشی سیستم های روشنایی همگی تحت تأثیر نحوه کنترل گرما هستند.
1. اتلاف حرارت LED

برای حذف گرما از نیمه هادی ها، LED ها از هر دو روش خنک کننده غیرفعال و فعال استفاده می کنند:

هیت سینک: سینک های حرارتی ساخته شده از مس یا آلومینیوم از رسانایی برای جذب و توزیع گرما استفاده می کنند. طرح‌های باله‌دار آنها سطح جریان هوا را بهینه می‌کند.

پدها و چسب های حرارتی: این مواد با بهبود تماس بین تراشه LED و هیت سینک، انتقال حرارت را افزایش می دهند.

طراحی PCB: سینک های حرارتی ثانویه با استفاده از بردهای مدار چاپی (PCB) با هسته های فلزی مانند PCB های آلومینیومی ساخته می شوند.

خنک‌کننده فعال: برای دفع سریع گرما،{0}ال‌ای‌دی‌های پرقدرت (مانند آن‌هایی که در چراغ‌های استادیوم دیده می‌شوند) ممکن است از خنک‌کننده مایع یا فن استفاده کنند.

به عنوان مثال: برای حذف گرما از دیود، یک لامپ LED استاندارد یک هیت سینک را در پایه خود قرار می دهد که اغلب در پشت یک محفظه پلاستیکی پنهان می شود.
2. مدیریت گرما در لامپ های قدیمی

لامپ های رشته ای گرما را در هوای اطراف آزاد می کنند. اگرچه نیازی به کنترل حرارتی نیست، گرمای بیش از حد می تواند به مواد یا وسایل مجاور آسیب برساند.

بالاست ها در لوله های فلورسنت برای کنترل جریان و کاهش گرمای الکترود استفاده می شوند. با این حال، انباشت گرما می تواند طول عمر وسایل محصور را کاهش دهد.

مقایسه دما

LED: دمای سطح از 30 تا 50 درجه (86 تا 122 درجه فارنهایت) متغیر است، در حالی که در محل اتصال در دمای 60 تا 85 درجه (140 تا 185 درجه فارنهایت) کار می کند.

رشته های لامپ های رشته ای ممکن است به 2500 درجه (4532 درجه فارنهایت) برسند، در حالی که دمای سطح از 150 درجه (302 درجه فارنهایت) فراتر می رود.

بالاست ها در لوله های فلورسنت ممکن است به 100 درجه (212 درجه فارنهایت) برسند، اما دمای سطح معمولاً بین 40 تا 50 درجه (104 و 122 درجه فارنهایت) متغیر است.

اگرچه LED ها به طور کلی کارآمدتر عمل می کنند، گرمای موضعی آنها باید به دقت کنترل شود تا از "فرار حرارتی" جلوگیری شود، وضعیتی که در آن با افزایش دما، کارایی دیود بدتر می شود.

چرا گرمای بیش از حد مهم است: خطرات و عواقب

مدیریت گرمای LED ناکافی می تواند منجر به موارد زیر شود:

کاهش طول عمر: تخریب لومن توسط دماهای بالا تسریع می شود. در صورت گرم شدن بیش از حد، LED های با رتبه بندی 50000 ساعت ممکن است در 10000 ساعت از کار بیفتند.

تغییر رنگ: تغییر رنگ های ناخواسته، مانند ته رنگ های آبی، به دلیل شکستن پوشش های فسفر در LED های سفید توسط گرما ایجاد می شود.

اتلاف راندمان: گرمای بیش از حد باعث می شود نیمه هادی مقاوم تر شود و این امر میزان نور تولید شده در هر وات را کاهش می دهد.

خطرات ایمنی: اگرچه به ندرت، گرمای بیش از حد طولانی مدت می تواند به رانندگان آسیب برساند یا باعث آتش گرفتن مواد قابل احتراق در وسایل با ساختار ضعیف شود.

تحلیلی از وسایل محصور شده

بدون تهویه کافی، لامپ‌های ال‌ای‌دی که در وسایل سرپوشیده استفاده می‌شوند-مثل چراغ‌های سقفی توکار- اغلب بیش از حد گرم می‌شوند. از آنجایی که LED های معمولی ممکن است خیلی زود در مناطق محدود خراب شوند، سازندگان نشان می دهند که آیا یک لامپ برای چنین محیط هایی رتبه بندی شده است یا خیر.

نوآوری در مدیریت حرارتی برای طراحی LED

پیشرفت در مهندسی و علم مواد افزایش یافته استLEDدفع گرما:
1. فناوری معروف به تراشه-روی-برد (COB)

با نصب مستقیم بسیاری از دیودها بر روی یک بستر، LED های COB گرما را در سطح بیشتری پخش می کنند. راندمان افزایش یافته و در نتیجه دمای محل اتصال کاهش می یابد.
2. بسته های ساخته شده از سرامیک

محفظه‌های سرامیکی، بر خلاف نمونه‌های پلاستیکی، رسانایی حرارتی و انعطاف‌پذیری بالاتری در برابر تنش گرمایی در ال‌ای‌دی‌های{0}بالا ارائه می‌کنند.
3. عقب نشینی حرارتی هوشمند

به منظور جلوگیری از آسیب، برخی از درایورها سنسورهایی دارند که در صورت افزایش دما بیش از حد مجاز، LED را کم و یا خاموش می کنند.
4. پخش کننده های حرارتی ساخته شده از گرافن

لایه های گرافن در LED های تجربی برای بهبود اتلاف گرما استفاده می شود که ممکن است مدیریت حرارتی را کاملاً تغییر دهد.

کاربردهای LED و لامپ معمولی: مقایسه

مکان و نحوه استفاده از لامپ های خاص تحت تأثیر خروجی حرارتی است:
محیط های خانگی

در صورت رتبه بندی صحیح،چراغ های لوله LEDبرای تنظیمات کم نور، وسایل محصور، و چراغ های وظیفه عالی هستند. فضاهایی با تهویه ناکافی در معرض خطر گرم شدن بیش از حد قرار دارند.

لامپ های رشته ای: به دلیل ناکارآمدی و خطر آتش سوزی به تدریج از بین رفته اند.

فلورسنت‌ها نباید در خانه‌ها استفاده شوند زیرا زمان‌های گرم- کند و محتوای جیوه دارند.

محیط های تجاری/صنعتی

LED ها به دلیل طراحی بادوام و هیت سینک های قوی، استاندارد صنعتی برای-نورپردازی بالا، تابلوها و فضاهای بیرونی هستند.

متال هالید/HPS: برخی از انبارها هنوز از لامپ‌های تخلیه{0}شدت بالا (HID) قدیمی‌تر استفاده می‌کنند، اما این لامپ‌ها باید مرتباً تعویض شوند و گرمای زیادی تولید می‌کنند.

بهترین راه برای جلوگیری از گرمای بیش از حد LED

وسیله مناسب را انتخاب کنید: برای{0}}ال ای دی های با وات بالا، از وسایل باز یا دارای تهویه مناسب{1} استفاده کنید.

بررسی رتبه بندی محوطه: در صورت لزوم، مطمئن شوید که چراغ ها برای مناطق بسته تایید شده اند.

اجتناب از LED های بیش از حد راندن: خروجی گرما زمانی که ولتاژ بیشتر از حد توصیه شده باشد افزایش می یابد.

تعمیر و نگهداری مکرر: برای حفظ جریان هوا، گرد و غبار گرما را فرو می برد.

ال ای دی ها سردتر هستند و در عین حال مستعد گرما هستند.

ال‌ای‌دی‌ها نسبت به لامپ‌های رشته‌ای یا فلورسنت{0}}ایمن‌تر و کارآمدتر هستند زیرا گرمای محیطی کمتری تولید می‌کنند. با این حال، کنترل حرارتی دقیق به دلیل خروجی حرارت موضعی آنها در محل اتصال نیمه هادی مورد نیاز است. ال ای دی های مدرن به لطف سینک های حرارتی، مواد پیچیده و طراحی هوشمندانه، استقامت و کارایی بی نظیری را ارائه می دهند و در عین حال خطر گرم شدن بیش از حد را کاهش می دهند. با پیشرفت فناوری به لطف پیشرفت هایی مانند خنک کننده گرافن و راه حل های حرارتی تطبیقی، LED ها به عملکرد بهتر خود ادامه می دهند و موقعیت خود را به عنوان روشنایی آینده تضمین می کنند.

دانستن این دستورالعمل‌ها شرکت‌ها و مردم را قادر می‌سازد تا از LED‌ها به طور موثر استفاده کنند، و بهترین عملکرد را در محیط‌های تجاری، صنعتی و مسکونی تضمین می‌کند.

https://www.benweilight.com/linear-lighting/led-batten-light/led-linkable-led-batten-light-ip65.html