Причины нагрева светодиодной ленты и их устранение

Взрываются ли светодиодные и энергосберегающие лампы?

  Принято считать, что светодиодные или энергосберегающие лампы, являются наиболее безопасными источниками освещения. Тем более, мало у кого возникает вопрос о взрывах ламп таких типов. Однако, всё не так просто. 

Разобранная после хлопка светодиодная лампа

  На данном фото, вы видите разобранную, в качестве эксперимента, светодиодную лампу. Она была включена, светила стабильно, но в определённый момент просто «хлопнула» и погасла. Лампа вскрыта, отделена колба (защитное стекло). Видно почернение на плате со светодиодами, но не совсем понятно, что явилось причиной. Если отделить плату и посмотреть содержимое под ней, то причина становится очевидной: 

Вывод простой — взорвался элемент драйвера

  Как мы писали в нашей статье Как выбрать лампы освещения для дома. Всё о лампочках., энергосберегающие и светодиодные лампы имеют в своей конструкции электросхему, которая преобразует напряжение сети 220 Вольт в нужное. Данная схема называется драйвером. На плате размещены электронные компоненты, которые должны иметь определённые характеристики, в том числе и сроки эксплуатации.
  В данном случае, произошёл выход из строя бумажного конденсатора, который, собственно и взорвался. Остатки конденсатора (бумага — изолятор его обкладок) разлетелись внутри корпуса лампы, забив отверстия вентиляции. Следует заметить, что данная лампа не имеет никаких маркировок производителя и была заказана на одном известном китайском сайте. Причины взрыва конденсатора — некачественный элемент или неподходящие характеристики (условия эксплуатации). Вероятнее всего, конденсатор был рассчитан на напряжение ниже, чем 220 Вольт. Установить его номинал не представилось возможным. 
  Аналогичное явление может произойти и с энергосберегающей лампой. В схеме драйвера такой лампы элементов больше, чем в светодиодной. 

Корпус и драйвер энергосберегающей лампы после взрыва

  Так выглядит энергосберегающая лампа, разобранная после взрыва элементов драйвера.
  Хотя газоразрядная трубка (колба) осталась целой, следует отметить, что при взрыве компактной люминесцентной лампы есть опасность выделения паров ртути. Но по сравнению, например, с разбитым градусником, ртути в такой лампе на порядки меньше. Наибольшую опасность представляет собой разлёт искр (частиц раскалённого металла). Искра, попав, например, на постельное бельё может спровоцировать пожар. Вывод — не оставляйте свет включённым без надобности.
  Конечно, с точки зрения пожаробезопасности при взрыве лампы, светодиодные источники выглядят предпочтительнее, т.к. светодиоды не перегорают со взрывом, а выход из строя простых элементов драйвера не сопровождается разлётом искр. Колба светодиодной лампы также практически не разлетается при таких взрывах, а часто, вообще выполнена не из стекла, а прозрачных пластиков, близких по характеристикам к стеклу. 

Почему перегрев опасен?

Прямое падение напряжения это такое напряжение которое прикладывается между анодом (+) и катодом (-) при нормальном паспортном токе. Но эта величина не постоянна. Для светодиодов характерен отрицательный температурный коэффициент напряжения (ТКН). Это значит, что при нагреве падение напряжения на светодиоде уменьшается. Это связано с тем, что в полупроводниках с ростом температуры количество носителей заряда увеличивается, как и сила тока (при одном и том же приложенном напряжении).

В зависимости от типа светодиода, полупроводника, который в нём используется и других факторов будет отличаться и тепловой коэффициент напряжения. Он измеряется в мВ/˚С и лежит в пределах единиц-десятков милливольт на градус, например, для светодиодов CREE MK-R он равен — 8 мВ/˚С , а у MK-R2 – -28 мВ/˚С.

Это значит, что у светодиода, у которого ТКН равен, например, 5мВ/˚С, то если при температуре в 25 ˚С прямое падение напряжение 3.3В, то при температуре в 75˚С оно уже будет 3.05В, к чему это приведет? Приведем два практических примера:

1. Если светодиод питается от источника тока (драйвера — https://zen.yandex.ru/media/lampexpert/kak-vybrat-draiver-dlia-svetodiodov-i-v-chem-otlichie-ot-bloka-pitaniia-dlia-svetodiodnyh-lent-5d72325778125e00af3125ca ) то драйвер просто понизит выходное напряжение и скомпенсирует изменение падения на светодиоде с ростом температуры и обеспечит стабильный ток и нормальный режим работы.

2. Если в светильнике или лампе используется балластный конденсатор в качестве источника питания или токоограничивающий резистор, то в результате снижения падения на светодиоде, через него потечет больший ток, что приведет к еще большему нагреву и как следствию еще большему увеличению тока. Этот процесс, подобный лавине, в итоге приведет к тому, что светодиод выйдет из строя. То же самое происходит и при повышении питающего напряжения, что особенно актуально в нашей электросети.

Следующее что происходит при нагреве – изменение светового потока. Рассмотрим график, на котором изображена зависимость относительной величины светового потока (в процентах) от температуры.

Как видно – с нагревом светодиода снижается его световой поток, а также срок службы, что иллюстрирует следующий график.

При перегреве также нарушается герметичность корпуса, деградирует кристалл и ухудшаются свойства люминофора. В результате нарушения герметичности внутрь корпуса попадает влага, контакты кристалла окисляются. Также происходит механическая деформация, смещение контактов и соединительных проводников, деформируется и плата, на которой расположены светодиоды, что также приводит к нарушению пайки.

Причины нагревания светодиодной ленты

Для того, чтобы разобраться, почему светодиодная лента греется, надо рассмотреть условия ее работы, способ подключения и прочие факторы воздействия. Прежде всего, необходимо изучить паспортные данные и выяснить рабочую температуру изделия. Есть светодиоды, которые во время работы греются до 100° и больше, это нормально и является особенностью конструкции. Однако, такие элементы редко устанавливаются на светодиодные ленты. Как правило, они рассчитаны на эксплуатацию в сложных условиях, когда излишки тепла рассеиваются в холодное окружающее пространство. Есть и другие факторы, о которых следует поговорить особо.

Качество

Количество светодиодных лент на рынке огромно. Постоянно появляются новые производители, не отстают и промышленные гиганты. Чем известнее и популярнее бренд, тем больше подделок из стран Юго-Восточной Азии. Они не соответствуют заявленным параметрам практически по всем пунктам, и основным следствием этого является чрезмерный нагрев. Избежать таких ошибок можно, если при покупке не стесняться спрашивать у продавца необходимые сертификаты.

Перегруз

Многие пользователи приобретают недорогие изделия от неизвестных производителей. Такая продукция редко соответствует заявленным на упаковке параметрам. В частности, у большинства таких лент чрезмерно завышена мощность. Это делается для того, чтобы использовать меньшее количество LED элементов и получить такую же яркость, как у нормальных изделий. При подаче питания светодиоды начинают получать слишком высокое напряжение, следствием чего становиться избыточный нагрев. Проще говоря, лишний вольтаж превращается в тепло. Решением проблемы станет либо установка дополнительных элементов, либо использование понижающего резистора.

Другие

Светодиодная лента нередко греется и по другим причинам:

1. Иногда причиной перегрева становится использование герметичных светодиодных лент со степенью защиты IP67 в теплых жилых помещениях. Элементы находятся внутри силиконовой трубки, которая не позволяет излишкам тепла выводиться наружу. Возникает эффект термоса, светодиоды нагреваются и начинают в усиленном порядке деградировать.
2. Нередко причиной излишнего нагрева становится слишком плотный монтаж. Ленту прикрепляют так, что большое количество элементов оказываются сосредоточены в одном месте — наматывают на трубу, укладывают полосы и т.п. Теплоотведение в таких условиях затрудняется, и лента начинает перегреваться.
3. Перегревается не только лента, но и блок питания (драйвер). Это происходит при отсутствии некоторого запаса мощности источника. Со временем его характеристики снижаются, он начинает работать с перегрузкой и сильно греться. Решением проблемы станет замена драйвера на более мощный прибор.

Кстати

Большинство производителей устанавливают гарантийный срок на свою продукцию — в среднем 2 года. Для того чтобы предъявить претензию фирме, необходимо сохранять чек. «Однако деньги будут возвращены, только если лампа перегорела из-за заводского брака, а не из-за перепада напряжения в сети», — сообщили «АиФ» на «горячей линии» одного из производителей. А доказать, что именно было неисправно в уже неработающей лампе, непросто, и этим придётся заниматься самому потребителю.

Причина №1 — Напряжение

Если у вас
постоянно горят лампочки в разных комнатах, а не конкретно в какой-то одной
люстре или светильнике, скорее всего виновато высокое напряжение в доме.

При
перегорании в конкретно одном месте причина совсем другая. Рассмотрим ее чуть
ниже.

Проверьте вольтметром напряжение в розетках. По новому существующему стандарту оно должно быть 230В (не 220V!).

Ссылка на стандарт – ГОСТ 29322-2014

Причем периодически может отличаться как в меньшую, так и в большую сторону на 5-10%.

На лампочках всегда указывается тот максимальный предел, на который они рассчитаны. При этом лампочка лампочке рознь!

Поверьте, у вас в розетке запросто может оказаться напряжение 250V или даже чуть больше.

Особенно,
если вы живете недалеко от трансформаторной подстанции (ТП, КТП) или на первых
этажах многоэтажной высотки. При этом все остальное оборудование будет отлично
работать при таких значениях.

Титан быстрее нагреваться, а гриль быстрее готовить стейк.

В первую очередь на это реагируют именно лампочки, как самое слабое звено.

Повышенное напряжение всего на 3% может сократить срок службы лампочки на треть!

Кстати, мало кто упоминает, но на ту самую “вечную” лампу в пожарной части подается напряжение всего несколько процентов от номинального, достаточное только для того, чтобы она еле-еле светила.

Если на вашу люстру подать такое напряжение, то и она запросто превратится в “вечную” и проработает сто лет

В интернете есть много советов как продлить срок службы обычной лампочки. Два самых популярных способа как раз и заключаются в изменении подачи напряжения.

во-первых — подключение последовательно сразу двух ламп

Последовательное подключение способно творить и не такие чудеса.

во-вторых — включение в схему диода (д245, д248, д2266)

Яркость при
этом существенно падает, зато многократно возрастает срок службы.

Чего больше всего боятся светодиоды?

Существует несколько важных причин быстрого выхода из строя светодиодной подсветки в автомобиле:

• Температурные перепады. Кристаллы светодиодов рассчитаны на определенную температуру. Если она растет, они начинают деградировать и выходят из строя намного раньше (часто в десятки раз) планируемого эксплуатационного срока. То есть, светодиоды светят ярко, но недолго, из-за чего производителям приходится устанавливать для них специальные системы охлаждения, которые стабилизируют температурный режим в пределах +35+40 С.
• Перепады силы тока. Светодиоды требуют определенного электрического тока (указывается на упаковке), способны выдерживать спады, но электрические перегрузки их «убивают». Поэтому для них специально устанавливается ограничитель-стабилизатор тока.
• Перепады напряжения. Идеальное напряжение — 12 V, но в работающем авто оно постоянно колеблется, а при запуске двигателя подскакивает до 15V, что на 20% выше допустимой нормы.

Если учитывать и научиться нейтрализовать эти вредные для LED-ламп воздействия, то они будут служить долго (не менее 20-25.000 часов).

Почему выделяется тепловая энергия

Если коротко, причиной выделения тепловой энергии является КПД лампы. Он находится в пределах 30-40%, именно такая часть затраченной энергии уходит на излучение света. Остальные 60-70% энергии идут на нагрев кристалла.

Выделение тепловой энергии является побочным эффектом от взаимодействия электронов с дырками в зоне p-n перехода. Причем, степень тепловыделения возрастает с увеличением мощности кристаллов. Если светильник состоит из большого количества чипов, то и греются они, соответственно, сильнее. Излишки тепла отрицательно влияют на состояние кристаллов — они выгорают, теряют яркость свечения и в конце концов перестают излучать свет.

Важно! Эффективность работы чипа зависит от состояния стенок слоев, составляющих p-n переход. Чем меньше они имеют изъянов — микроскопических ямок, выбоин, неровностей — тем больше возникнет фотонов

Каждая выбоина на поверхности полупроводника создает помеху правильному движению электрона. Вместо образования фотона света выделяется некоторое количество тепла. Отсюда можно сделать вывод о качестве чипа и лампы в целом — чем лучше отработана технология сборки кристаллов, тем ярче будет свечение и меньше нагрев.

Тепло от кристалла передается алюминиевой плате, которая, в свою очередь, отдает энергию радиатору. Это и дает некоторый нагрев, свойственный всем светодиодным осветительным приборам. Необходимо учитывать, что сравнивать температуры ЛЕД и ламп накаливания нецелесообразно, поскольку они работают на разном принципе. Для первых нагрев является следствием неудачного контакта электронов с границей p-n переходов, вторые работают на принципе свечения нагревающейся вольфрамовой нити. Это означает, что тепло светодиодов — побочный эффект, а для ламп накаливания это одно из условий функционирования. Чем массивнее радиатор и плотнее контакт с ним платы, тем эффективнее будет рассеиваться нагрев кристаллов ЛЕД устройства.

Какая температура нагрева считается нормальной

Говорить о норме нагрева светодиодных ламп сложно. Есть определенные пределы, которые принято считать рабочим диапазоном температуры ЛЕД конструкций — от 60° до 70°, хотя встречаются образцы с меньшим или большим нагревом. Показатели каждого вида светодиодов зависят от разных факторов:

• мощность лампы;
• количество чипов, установленных на плате;
• размер и эффективность контакте радиатора с платой;
• режим работы светодиодов.

Любая светодиодная лампа со временем теряет яркость свечения, или, как говорят, деградирует. Причиной этого явления считается перегрев всех чувствительных деталей

Важно, что проблемным узлом часто оказывается не чип, а другие элементы конструкции — например, детали драйвера. Нормой считается деградация в пределах 70%, большие показатели свидетельствуют о бракованной лампе или несоблюдении производителем требований технологии

Примечательно, что разница рабочих температур двух светодиодов буквально в 5-10° вызовет ускорение деградации более нагретого прибора на 50-60%. Также необходимо знать, что существуют специальные модели светодиодных ламп, рабочая температура которых превышает 100°. Они используются в особых условиях и не продаются вместе с бытовыми типами светильников.

Полезные советы

Для того, чтобы избежать перегрева, следует знать возможные причины и исключить их еще на стадии приобретения светодиодной ленты. Необходимо учитывать важные моменты:

• для работы в помещениях не следует использовать ленты с уровнем защиты от IP65 и выше;
• монтаж производить с использованием теплоотводящих оснований. Рекомендуется применять специальный алюминиевый профиль;
• существуют специальные разновидности лент, оснащенные подложкой увеличенной толщины. Она эффективно отводит тепло, но менее гибкая и эластичная. При возможности следует выбирать такие изделия;
• не следует покупать продукцию неизвестных производителей сомнительного качества.

Следование этим советам позволит снизить риск нарушения режима работы светодиодных лент.

Какую лампочку выбрать

Ни хао пикабушечно-позновательным и мимопроходящим. Сегодня я расскажу про то, что есть у каждого. Нет, не про мозг, мозг иногда отсутствует. Я расскажу про лампочки: основные их виды, различия, эффективность и конечно какие ВЫГОДНЕЕ пrиобrетать. Кто и какой Эдисон какую лампочку придумал, не скажу — на звон монет в кармане и свет в особняке не влияет, будем практичнее. Погнали!

Лампочка обыкновенная, та самая которую любят в рот засунуть и там оставить. Максимально примитивная конструкция, грубо говоря юзаем как и наши пещерные предки огонь. В стеклянной колбе натянута нитка, чаще всего из вольфрама, которая нагревается до овердохренительных температур (больше 2000 градусов С).

Именно с этой лампочки и привыкли считать яркость ваттами.

Сей девайс вообще корректнее назвать обогревателем, а излучение видимого нами света -побочным эффектом, который человечество использует уже больше сотни лет, хоть КПД этой склянки с проволочкой редко достигает 5%, а выделяемый адский огонь при функционировании, поджигает солому через час. Но что есть, то есть.

Из плюсов я бы отметил ровное свечение без мерцания и приятную световую температуру. Низкую реакцию на скачки напряжения, широкий диапазон рабочей температуры окружающей среды.

С одной стороны дин сплошной минус, но это конечно не так — есть много сфер, где их применение практически незаменимо, а так: греется, много жрет, может лопнуть или поджечь что нибудь, небольшой срок службы и т.д.

Энергосберегающие лампы нового поколения, манна небесная доступная народу. Даешь энергосберегайки в каждый дом. Экономия в 5 раз выше, срок службы в 10 раз больше. Да, те самые лампочки, которые сметали с прилавков, а иметь дома такую лампочку когда то было даже круто. Хотя. стоп. Не такие они уж и крутые, маркетинг не более, а изобрели так вообще в начале прошлого века. Если отбросить экономию, чего я конечно сделать не могу (но давайте хотя бы представим). Минусов у такой лампочки ни меньше чем у колбы с проводочком, даже больше. За основу идет не кусок металла внутри стекляшки, а ртутные пары, которые между делом ядовиты и ставят под сомнение безопасность. Да, она меньше жрет, но и цветопередача у нее намного хуже т.к. в спектре присутствует синий и зеленый и еще эти завитушки мерцают, что для глаз не особо хорошо.

Относительно небольшое энергопотребление, рассеянный свет, долгий срок службы.

Ядовитая, мерцает, боится холода и светомузыки (часто включать и выключать), грубый свет, нагрузка на сеть за счет дросселя пуска, так же выделяет праведный огонь на поверхность и может, что-нибудь поджечь.

Дуговые ртутные лампы (ДРЛ) высокого давления

Разрядные лампы высокого давления не нуждаются в зажигающем устройстве, благодаря дополнительным резисторам и электродам в колбе. Подключаясь напрямую к напряжению в 220 Вт, они зажигается непосредственно от светового потока. Мощность – от 80 до 250 Вт. ДРЛ намного экономичнее ламп накаливания, не реагируют на изменения температуры, поэтому могут использоваться на улице. Срок службы таких ламп – до 15 000 часов.

Недостатки: процесс разгорания ДРЛ длится около 10мин, световой поток пульсирует, цветопередача — низкая. Повторно включить горячую лампу невозможно, пока та полностью не остынет.

Почему перегреваются лампы – 5 основных причин

Дефект или заводской брак

Первой, самой простой причиной перегрева ламп при работе и быстрого их выхода из строя, является заводской брак или дефект. Если при производстве были нарушены технологии изготовления или использованы не те материалы – это обязательно скажется на работе. Один из симптомов этого — перегрев. Определить, что именно производственный брак стал причиной перегорания лампочки от нагрева – не всегда просто, особенно если проблема проявляется не сразу.

Поэтому всегда проверяйте лампочки при покупке. Практически все современные электротехнические или строительные магазины, имеют стенд для проверки под любой цоколь. В первое время после покупки и монтажа наблюдайте за работой новых ламп. Не оставляйте включенными светильники с ними на ночь или в своё отсутствие. Погоняйте их под нагрузкой в выходной день или вечером, когда все дома бодрствуют, чтобы убедиться, что они правильно функционируют.

недостаточный отвод тепла от светильника

Перегрев лампы и выход её из строя в связи с плохим отводом тепла часто случается, когда устанавливается лампочка большей мощности, чем должна быть по инструкции. Это усугубляется если плафон, сам светильник, способ и место его установки не обеспечивают достаточное охлаждение, препятствуя вертикальному движению воздуха. Как вы знаете из школьного курса физики, теплый воздух поднимается вверх. Если по какой-то причине, например, из-за конструкции люстры или бра, тепло от лампы не уходит, а скапливается в плафоне, то со временем общая температура значительно повысится, т.к. тепло не будет эффективно рассеиваться, и лампочки начнут перегреваться.

Каждый светильник, при производстве, в зависимости от его конструкции, материалов изготовления и места установки, рассчитывается под определенный тип лампы, под определенный температурный режим работы.

Как определить, что перегрев лампы вызван недостаточным отводом тепла

То, что горячий воздух плохо уходит от светильника, можно достаточно легко ощутить. Обычно, от плафона идёт жар, он нагревается сам и всё вокруг себя. Если вы заметили, что в одном из устройств периодически перегорают лампочки — просто понаблюдайте за ним под нагрузкой. В начале статьи я указывал температуры нормальные для разных типов ламп. Если в вашем светильнике происходит ощутимо больший нагрев, а это можно определить термометром, тепловизором или просто поднеся к работающему долгое время светильнику руку или аккуратно дотронувшись до плафона (помните, что, например, галогенные лампы могут достигать температур более 300 градусов, их касаться нельзя), необходимо начать бороться с плохим теплоотводом.

Что делать, если лампы сгорают из-за перегрева от недостаточного отвода тепла В первую очередь, необходимо четко следовать инструкциям производителя по типам и главное мощности ламп, допустимым к установке. Замените их на менее мощные, используйте современные светодиодные модели. У светильников не должно быть препятствий для вертикального движения воздуха, что позволит выводить тепло более эффективно. Это можно регулировать и положением плафона, выбором более удачного места установки, либо, если это потребуется, созданием дополнительных вент. отверстий, проверкой и чисткой существующих.

Нагрев элементов лампы из-за плохих контактов

Нередко лампы нагреваются из-за плохого прилегания их цоколя с контактными площадками патрона или разъема светильника, либо ненадёжного соединения электрических проводов. Физически, объяснение этого эффекта достаточно простое: при повышении сопротивления прохождению электрического тока, из-за некачественного контакта, растет и температура в этой зоне. Это, в конечном итоге, приводит к перегреву самой лампочки, если раньше не разрушается контактная группа или разъем.

Как диагностировать и исправить плохой контакт в светильнике

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине