Šviesos{0}}diodai (LED) pakeitė apšvietimą dėl savo energijos vartojimo efektyvumo, ilgaamžiškumo ir universalumo. Tačiau, kaip ir visos technologijos, jų veikimas laipsniškai mažėja, ypač šviesos srautas-tai reiškinys vadinamasliumenų nusidėvėjimas. Skirtingai nuo tradicinių lempučių, kurios staiga sugenda, šviesos diodai laikui bėgant pritemsta, o tai įtakoja daugybė veiksnių. Šiame straipsnyje nagrinėjami pagrindiniai elementai, turintys įtakos LED šviesos nuvertėjimui, pateikiamos įžvalgos apie šių veiksnių sąveiką ir jų poveikio mažinimo strategijos.
Kas yra LED liumenų nusidėvėjimas?
Lumeno nuvertėjimas reiškia laipsnišką šviesos išvesties iš LED mažėjimą per jo eksploatavimo laiką. Pramonės standartai, tokie kaipIES LM-80išmatuokite šį sumažėjimą, dažnai išreiškiamą kaip laikas, per kurį išeiga sumažėja iki 70 % (L70) arba 80 % (L80) pradinių liumenų. Šio proceso supratimas yra labai svarbus programoms, kurioms reikalingas pastovus apšvietimas, nuo gyvenamųjų patalpų apšvietimo iki pramoninių sąrankų.
LED liumenų nusidėvėjimą įtakojantys veiksniai
1. Temperatūros ir šilumos valdymas
Šiluma yra pagrindinis LED ilgaamžiškumo priešas.šviesos diodaieksploatacijos metu generuoti šilumą puslaidininkių sandūroje. Per didelė temperatūra pagreitina medžiagos degradaciją dėl tokių mechanizmų kaip:
Šiluminis stresas: Pasikartojantis plėtimasis / susitraukimas dėl terminio ciklo susilpnina litavimo jungtis ir medžiagas.
Fosforo terminis gesinimas: Aukšta temperatūra sumažina fosforo efektyvumą baltuose šviesos dioduose, todėl sumažėja šviesos konversija.
Arrhenijaus efektas: Cheminio skilimo greitis padvigubėja, kai temperatūra pakyla kas 10 laipsnių.
Sušvelninimas: Efektyvus šilumos valdymas per aušintuvus, šiluminės sąsajos medžiagas ir pasyvias / aktyvias aušinimo sistemas užtikrina stabilią sankryžos temperatūrą. Pavyzdžiui, šviesos diodai, veikiantys 85 laipsnių kampu, gali nuvertėti dvigubai greičiau nei esant 25 laipsnių kampui.
2. Pavaros srovė ir elektros įtampa
Šviesos diodų veikimas, viršijantis vardinę srovę, padidina ryškumą, bet sutrumpina tarnavimo laiką. Didelės srovės pakelia sankryžos temperatūrą ir sukeliaelektromigracija, kur puslaidininkyje migruoja metalo atomai, didindami varžą ir šilumą.
Tyrimas, atliktasJAV Energetikos departamentasnustatė, kad vairavošviesos diodaiesant 150 % vardinės srovės, tarnavimo laikas sumažėjo 75 %.
Impulso{0}}pločio moduliavimas (PWM)pritemdymas, jei jis netinkamai įgyvendintas, gali sukelti srovės šuolius.
Sušvelninimas: naudokite nuolatines-dabares tvarkykles ir laikykitės dabartinių gamintojo specifikacijų.
3. Medžiagos kokybė ir degradacija
LED komponentų kokybė tiesiogiai veikia ilgaamžiškumą:
Puslaidininkių defektai: Galio nitrido (GaN) sluoksnių priemaišos sukuria ne{0}}spinduliuojančias rekombinacijos vietas, todėl sumažėja efektyvumas.
Fosforo degradacija: žemos-kokybės fosforai praranda konversijos efektyvumą, keičia spalvą ir sumažina galią.
Inkapsuliavimo gedimas: Silikoninės arba epoksidinės dervos pageltusios dėl UV poveikio arba karščio sumažina šviesos pralaidumą.
Atvejo analizė: Aukščiausios kokybės šviesos diodai su didelio-grynumo GaN ir tvirtu fosforu išlaiko 95 % našumą po 10 000 valandų, o pigesni variantai sumažėja iki 80 %.
4. Aplinkos sąlygos
Išoriniai veiksniai pagreitina nusidėvėjimą:
Drėgmė: Drėgmės patekimas ėsdina kontaktus ir atsluoksniuoja inkapsuliatorius.
Cheminis poveikis: Atšiauri aplinka (pvz., pramoniniai dūmai) ardo medžiagas.
UV spinduliuotė: Lauko šviesos diodai susiduria su UV{0}}sukeltas kapsulės pageltimu.
Pavyzdys: šviesos diodai pakrantės zonose gali sugesti 30 % greičiau dėl sūraus vandens korozijos.
5. Darbo valandos ir naudojimo būdai
Sukauptas veikimo laikas lemia nusidėvėjimą. Nors šviesos diodai, skirti 50 000 valandų, gali išlaikyti 70 % našumą, nuolatinis naudojimas didelio-įtempimo sąlygomis paspartina mažėjimą.
Dviračių sportas: Protarpinis naudojimas (pvz., judesio -įjungtos lemputės) pailgina tarnavimo laiką, nes sumažina šiluminį įtampą.
Duomenų taškas: PerIES TM-2112 valandų per parą veikiantis šviesos diodas gali pasiekti L70 esant 50 000 valandų, tačiau naudojant 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę ši tarnavimo trukmė sutrumpėja perpus.
6. Tvarkyklės ir maitinimo šaltinio kokybė
Prastos{0}}kokybės tvarkyklės sukelia nenuoseklius srovės, mirgėjimo ar įtampos šuolius, įtempdami šviesos diodus.
Ripple Current: AC likučiai nuolatinės srovės tvarkyklėse generuoja šilumą. Aukščiausios kokybės vairuotojai riboja pulsaciją iki<10%.
Sušvelninimas: Investuokite į tvarkykles su didelio galios koeficiento korekcija (PFC) ir apsauga nuo viršįtampių.
7. Gamybos defektai
Mikroskopiniai trūkumai gamybos metu -įtrūkimai litavimo jungtyse, nelygi fosforo danga arba prastas kapsuliavimas{1}}priešlaikinį gedimą.
Įrašykite{0}}bandydami: Gerbiami gamintojai išbando šviesos diodus esant aukštai temperatūrai / srovėms, kad pašalintų ankstyvus gedimus.
Matavimo ir pramonės standartai
IES LM-80: standartizuotas liumenų išlaikymo per 6 000–10 000 valandų tyrimas.
TM-21: Ekstrapoliuoja LM-80 duomenis, kad prognozuotų ilgalaikį našumą.
ENERGY STAR: Sertifikavimui reikalingas L70 didesnis nei 25 000 valandų arba lygus jai.
Švelninimo strategijos
Optimizuokite šiluminį dizainą: Naudokite aliuminio radiatorius ir terminius klijus.
Pasirinkite aukštos kokybės{0}}komponentus: Suteikite pirmenybęšviesos diodaisu LM-80 sertifikatu ir tvirtomis tvarkyklėmis.
Valdykite eksploatavimo sąlygas: Venkite per daug važiuoti ir pasirūpinkite tinkama ventiliacija.
Aplinkos apsauga: Atšiauriomis sąlygomis naudokite IP65 įvertintus šviestuvus.
Reguliari priežiūra: Nuvalykite armatūrą, kad nesusikauptų dulkės, turinčios įtakos šilumos išsklaidymui.
LED liumenų nusidėvėjimas yra neišvengiamas, bet valdomas. Atsižvelgdami į šiluminius, elektrinius, medžiagų ir aplinkos veiksnius, suinteresuotosios šalys gali maksimaliai padidinti LED tarnavimo laiką ir našumą. Tobulėjant technologijoms, naujovės, tokios kaip kvantiniai taškiniai šviesos diodai ir aktyvios aušinimo sistemos, žada tolesnius patobulinimus, užtikrinant, kad šviesos diodai išliktų efektyvių apšvietimo sprendimų kertiniu akmeniu.
