Šiuolaikinį apšvietimą pakeitė šviesos{0}diodų (LED) technologija, kuri užtikrina energijos vartojimo efektyvumą, ilgaamžiškumą ir įvairovę. Tema, arLED lemputėsTačiau vis dar dažnai klausiama, kaip jie gali valdyti šiluminę galią, palyginti su kaitrinėmis ar fluorescencinėmis lemputėmis. Nors šviesos diodai dažnai reklamuojami kaip „šaunūs“ apšvietimo variantai, šilumos gamyba vis dar yra galimybė. Šiame straipsnyje lyginamas šviesos diodų šiluminis valdymas su įprastų lempučių šilumos valdymu, nagrinėjami mokslai, kuriais grindžiama LED šilumos gamyba, ir nagrinėjamos pasekmės eksploatavimo trukmei, veikimui ir saugai.
Kaip veikia šilumą{0}}generuojantys šviesos diodai?
Šviesos diodai generuoja šilumą, priešingai nei daugelis galvoja, tačiau jų veikimas labai skiriasi nuo ankstesnių apšvietimo technologijų.
Mokslas apie šilumos generavimą iš šviesos diodų
Elektroliuminescencija, procesas, kai elektra teka per puslaidininkinę medžiagą, suaktyvindama elektronus ir išskirdama fotonus (šviesą), yra tai, kaip šviesos diodai gamina šviesą. Tačiau ne visa energija paverčiama šviesa. Puslaidininkių sandūroje, kuri yra LED lusto centras, maždaug 70–80 % šviesos dioduose esančios elektros energijos paverčiama šiluma. Norint išlaikyti diodo veikimą ir išvengti žalos, ši šiluma turi būti išleista.
Svarbūs skirtumai nuo senesnių lempučių
Kaitrinėse lemputėse volframo siūlai kaitinami tol, kol jie šviečia. Jie praranda daugiau nei 90% energijos kaip šiluma, kuri spinduliuoja infraraudonųjų spindulių pavidalu. Kyla pavojus nusideginti, nes stiklinė lemputė gana įkaista.
Liuminescencinės lempos: Liuminescencinės lempos skleidžia šviesą naudodamos fosforo dangas ir gyvsidabrio garus. Maždaug 80 % jų energijos prarandama kaip šiluma, kuri susidaro prie elektrodų ir per balastą.
Šviesos diodai išskiria mažiau atliekinės šilumos, tačiau dėl mažo dydžio šiluma koncentruojama sankryžoje, todėl reikalingas sudėtingas šilumos valdymas, kad būtų išvengta ankstyvo gedimo.
LED šilumos valdymas, palyginti su įprastomis lemputėmis
Apšvietimo sistemų ilgaamžiškumas, saugumas ir efektyvumas priklauso nuo to, kaip valdoma šiluma.
1. LED šilumos išsklaidymas
Norėdami pašalinti šilumą iš puslaidininkio, šviesos diodai naudoja tiek pasyvų, tiek aktyvų aušinimo būdus:
Šilumos šalintuvai: Vario arba aliuminio radiatoriai naudoja laidumą šilumai sugerti ir paskirstyti. Jų briaunos dizainas optimizuoja oro srauto paviršiaus plotą.
Šiluminės pagalvėlės ir klijai: Šios medžiagos padidina šilumos perdavimą, pagerindamos kontaktą tarp LED lusto ir šilumos kriauklės.
PCB dizainas: antriniai aušintuvai gaminami naudojant spausdintines plokštes (PCB) su metalinėmis šerdimis, pvz., aliuminio PCB.
Aktyvus vėsinimas: norint greitai išsklaidyti šilumą, didelės{0}}galios šviesos diodai (tokie, kurie matomi stadiono apšvietime) gali naudoti aušinimo skystį arba ventiliatorius.
Pavyzdys: norint pašalinti šilumą iš diodo, standartinės LED lemputės pagrinde yra šilumos kriauklė, kuri dažnai yra paslėpta už plastikinio korpuso.
2. Šilumos valdymas senesnėse lemputėse
Kaitinamosios lemputės išskiria šilumą į aplinkinį orą. Nors šiluminė kontrolė nereikalinga, per daug šilumos gali pakenkti gretimoms medžiagoms ar armatūrai.
Liuminescencinėse lempose naudojami balastai, skirti valdyti srovę ir sumažinti elektrodo šilumą. Tačiau šilumos kaupimasis gali sutrumpinti uždarų įrenginių tarnavimo laiką.
Temperatūrų palyginimas
Šviesos diodai: paviršiaus temperatūra svyruoja nuo 30 iki 50 laipsnių (86 iki 122 laipsnių F), o sankryžoje veikia nuo 60 iki 85 laipsnių (140–185 laipsnių F).
Kaitinamųjų lempučių siūlai gali siekti 2500 laipsnių (4532 laipsnių F), o paviršiaus temperatūra viršija 150 laipsnių (302 laipsnius F).
Liuminescencinių vamzdžių balastai gali siekti 100 laipsnių (212 laipsnių F), tačiau paviršiaus temperatūra paprastai svyruoja nuo 40 iki 50 laipsnių (104 ir 122 laipsnių F).
Nors šviesos diodai apskritai veikia efektyviau, jų lokalizuota šiluma turi būti atidžiai kontroliuojama, kad būtų išvengta „terminio pabėgimo“, būklės, kai diodo efektyvumas blogėja kylant temperatūrai.
Kodėl perkaitimas yra svarbus: pavojai ir pasekmės
Netinkamas LED šilumos valdymas gali sukelti:
Sutrumpėjusi gyvenimo trukmė: aukšta temperatūra pagreitina liumenų degradaciją. Jei perkaito, 50 000 valandų šviesos diodai gali sugesti per 10 000 valandų.
Spalvų poslinkis: nepageidaujamus spalvų poslinkius, pvz., mėlynus atspalvius, sukelia šiluma, suardanti baltų šviesos diodų fosforo dangas.
Veiksmingumo praradimas: Per daug šilumos puslaidininkis tampa atsparesnis, o tai sumažina vienam vatui pagaminamos šviesos kiekį.
Pavojai saugai: nors ir retai, ilgalaikis perkaitimas gali pakenkti vairuotojams arba dėl to gali užsidegti prastos konstrukcijos armatūros degiosios medžiagos.
Uždarųjų šviestuvų analizė
Jei nėra pakankamai ventiliacijos, LED lemputės, naudojamos uždaruose šviestuvuose,-pvz., įleidžiamuose lubų šviestuvuose-dažnai perkaista. Kadangi įprasti šviesos diodai gali per anksti sugesti uždarose vietose, gamintojai nurodo, ar lemputė tinka tokiai aplinkai.
LED dizaino šilumos valdymo naujovės
Sustiprėjo inžinerijos ir medžiagų mokslo patobulinimaiLEDšilumos išsklaidymas:
1. Technologija, žinoma kaip Chip-on-Bord (COB)
Daug diodų tiesiogiai montuodami ant pagrindo, COB šviesos diodai išsklaido šilumą didesniame paviršiaus plote. Dėl to padidėja efektyvumas ir sumažėja sankryžos temperatūra.
2. Pakuotės iš keramikos
Keramikiniai korpusai, priešingai nei plastikiniai, užtikrina puikų šilumos laidumą ir atsparumą karščiui aukštos klasės{0}}LED.
3. Pažangus terminis įtraukimas
Kad būtų išvengta žalos, kai kurie vairuotojai turi jutiklius, kurie, temperatūrai pakilus virš leistinos ribos, pritemdo arba išjungia šviesos diodą.
4. Šilumos skirstytuvai, pagaminti iš grafeno
Grafeno sluoksniai naudojami eksperimentiniuose šviesos dioduose, siekiant pagerinti šilumos išsklaidymą, o tai gali visiškai pakeisti šilumos valdymą.
LED ir įprastų lempučių pritaikymas: palyginimas
Kur ir kaip naudojamos tam tikros lemputės, turi įtakos šiluminė galia:
Buitinė aplinka
Jei teisingai įvertinta,LED lempos lempospuikiai tinka pritemdomiems nustatymams, uždariems šviestuvams ir užduočių lemputėms. Patalpose su netinkama ventiliacija kyla perkaitimo pavojus.
Kaitinamosios lempos: palaipsniui atsisakyta dėl jų neefektyvumo ir gaisro pavojaus.
Liuminescencinės lempos neturėtų būti naudojamos namuose dėl lėto įšilimo-laikų ir gyvsidabrio kiekio.
Verslo/pramonės aplinka
Dėl savo patvaraus dizaino ir stiprių šilumos šalintuvų šviesos diodai yra pramonės standartas aukštai{0}}apšvietimui, iškaboms ir lauko erdvėms.
Metalo halogenidas / HPS: kai kuriuose sandėliuose vis dar naudojamos senesnės didelio{0}}intensyvumo iškrovimo (HID) lemputės, tačiau jas reikia dažnai keisti ir jos gamina per daug šilumos.
Geriausi būdai, kaip išvengti LED perkaitimo
Pasirinkite tinkamą šviestuvą: didelės{0}}galios šviesos diodams naudokite atvirus arba gerai{1}}vėdinamus šviestuvus.
Patikrinkite gaubto įvertinimus: jei reikia, įsitikinkite, kad žibintai yra sertifikuoti uždaroms patalpoms.
Venkite perjungti šviesos diodus: Šilumos išeiga padidėja, kai įtampa yra didesnė nei rekomenduojama.
Dažna priežiūra: kad oro srautas būtų nuolatinis, dulkės šildo.
Šviesos diodai yra vėsesni, tačiau vis dar jautrūs karščiui.
Šviesos diodai yra saugesni ir ekonomiškesni{0}} nei kaitrinės ar fluorescencinės lempos, nes išskiria mažiau aplinkos šilumos. Tačiau reikalinga kruopšti šiluminė kontrolė dėl jų lokalios šilumos išvesties puslaidininkių sandūroje. Šiuolaikiniai šviesos diodai pasižymi neprilygstamu patvarumu ir efektyvumu, kartu sumažindami perkaitimo riziką dėl aušintuvų, sudėtingų medžiagų ir sumanaus dizaino. Tobulėjant technologijoms, šviesos diodai ir toliau veiks geriau dėl tokių pokyčių kaip grafeno aušinimas ir prisitaikantys šiluminiai sprendimai, užtikrinant jų, kaip ateities apšvietimo, poziciją.
Žinodami šias gaires, įmonės ir žmonės gali efektyviai naudoti šviesos diodus ir garantuoja didžiausią našumą komercinėse, pramoninėse ir gyvenamosiose patalpose.
https://www.benweilight.com/linear-lighting/led-batten-light/led-linkable-led-batten-light-ip65.html
