Che tu ci creda o no, un'aria più fresca può far sì che le luci LED siano più luminose e durino più a lungo, mentre un ambiente altrettanto caldo accorcia la vita dei LED. Perché un LED non resiste al caldo? In questo articolo approfondiremo il tema del perché la temperatura dell'ambiente operativo influisce sulle luci a LED.
Perché le luci LED amano il freddo?
In generale, le temperature elevate riducono la capacità del LED di produrre luce. Il calore, unito alla tensione più elevata, riscalda il semiconduttore. Più il LED è potente, maggiore è il carico di calore e migliore è il raffreddamento del LED.
"In generale, più l'ambiente è freddo, più l'emissione luminosa di un LED sarà elevata. Le temperature più elevate riducono generalmente l'emissione luminosa. In ambienti più caldi e con correnti più elevate, la temperatura dell'elemento semiconduttore aumenta"- Programma nazionale di informazione sui prodotti per l'illuminazione
Che cos'è la temperatura di giunzione di un LED e cosa significa?
La temperatura della giunzione tra il chip LED e il substrato che lo ricopre è chiamata temperatura di giunzione. Questa giunzione è di solito la temperatura più alta del dispositivo, quindi è un valore adatto per indicare la capacità di dissipazione del calore. La figura seguente mostra la struttura della striscia LED vista di lato. In basso si trova la base del PCB, a cui sono attaccati i LED.
Gli attuali apparecchi a LED sono progettati con materiali termicamente conduttivi, in modo che il calore venga trasferito dalla giunzione al punto di saldatura. Il punto di saldatura si trova all'interfaccia tra il pacchetto LED e il circuito stampato e/o un dissipatore di calore separato. L'efficienza dei percorsi termici interni si riflette nella resistenza termica interna del LED. Più bassa è la temperatura interna, maggiore è la qualità del LED dal punto di vista termico.
La temperatura massima di giunzione è stabilita dal produttore del circuito LED e la progettazione del prodotto deve tenere conto del calore generato dal circuito LED e della sua dissipazione. Il design dei LED è molto vario, poiché i LED possono essere utilizzati per un'ampia gamma di applicazioni di illuminazione.
Cosa fa il calore alle luci LED?
La temperatura ha un effetto tangibile sul materiale e sull'intensità luminosa dei LED. Se dovessi dire qualcosa in breve, la temperatura di un LED ha un impatto notevole sulla sua durata e sulla sua emissione luminosa. Sono state condotte molte ricerche in merito. Ad esempio, questo studio ha analizzato l'effetto di diversi materiali sulla conduttività termica dei LED e ha dimostrato l'effetto del calore sulla durata dei LED. Ecco un altro studio che analizza la questione.
Le lampade a LED economiche sono spesso realizzate in plastica, che non è in grado di condurre il calore verso l'esterno. Per questo motivo, le lampade a LED in plastica sono raramente durevoli.
Led non sopporta il caldo, il freddo fa bene
Le luci a LED funzionano al 100% dell'efficienza quando la temperatura di giunzione - la temperatura all'interno del circuito LED in cui passa l'energia elettrica - è di 77 gradi Celsius.
Quando la temperatura sale di circa 20 gradi Celsius, la durata calcolata del LED si dimezza e di nuovo a 20 gradi si dimezza.
Quindi, se l'ipotesi di partenza è 77 gradi e il led dura 50.000 ore, allora 97 gradi significa 25.000 ore e 117 gradi significa solo 12.500 ore!
Ecco perché una lampadina LED da 30 g non durerà quanto una lampada LED ben progettata con 200 g di alluminio che conduce il calore lontano dal circuito LED.
La temperatura ambientale dell'apparecchio LED influisce direttamente sulla temperatura di giunzione. Altri fattori che influenzano la temperatura di giunzione sono la corrente elettrica e la quantità di materiale che rimuove il calore dal LED, il dissipatore di calore. Sia gli apparecchi LED che le strisce LED necessitano di alluminio.
Un elemento di raffreddamento è solitamente un materiale all'interno o intorno alla fonte di calore, spesso in metallo, che si raffredda conducendo e allontanando il calore dai circuiti sensibili dei LED. L'alluminio eccelle in questo compito.
In altre parole: Assicurati sempre che la lampada LED che acquisti sia pesante. Più i materiali sono termoconduttivi, più il circuito LED si raffredda e la sua durata è maggiore.
Gli effetti del caldo e del freddo sulle luci LED
Il basso stress termico di un ambiente freddo mette a dura prova i diodi e il controller. Alcuni studi hanno dimostrato che quando i LED vengono installati in ambienti freddi, il loro tasso di degrado si riduce e la resa luminosa migliora. Al contrario, in ambienti caldi e umidi, la durata delle luci LED si riduce e la resa luminosa diminuisce.
"Quando la temperatura delta è aumentata, il sistema si è guastato in tempi più brevi e ha mostrato un deprezzamento più rapido dei lumen" - Informazioni sul prodotto di National Lighting
I ricercatori hanno scoperto che l'esposizione prolungata al calore può ridurre significativamente la durata di molti apparecchi LED. Temperature ambientali più elevate portano a temperature di giunzione più elevate, che possono aumentare il tasso di degradazione della giunzione del LED. Questo può portare a una riduzione irreversibile e più rapida a lungo termine dell'emissione luminosa dei LED rispetto a temperature più basse.
Test del ciclo di vita L70
Il termine tecnico "riduzione del flusso luminoso" si riferisce alla diminuzione dell'intensità luminosa delle lampade LED nel corso del tempo. Quando l'intensità luminosa è pari al 70% del valore originale, la lampada LED viene solitamente sostituita. Questo valore del 70% è in realtà il termine standard del settore: L70.
I 77 gradi Celsius menzionati in precedenza sono la temperatura più comunemente utilizzata per misurare l'arco L70 di una lampadina.
Finalmente
L'esposizione continua a temperature elevate può contribuire a una perdita di intensità luminosa e quindi a ridurre la durata della lampada LED. La maggior parte degli esperti concorda sul fatto che il calore è la principale minaccia per le lampade LED.
Negli ambienti freddi, vale la pena prendere in considerazione le soluzioni di illuminazione a LED, non solo per motivi di risparmio energetico, ma anche per una migliore resa luminosa e una durata superiore al normale. Chi lavora in ambienti caldi, invece, dovrebbe pensare a lungo alla gestione termica dell'edificio, se non per il benessere delle persone, che dovrebbe essere un motivo sufficiente, ma per i vantaggi economici di una corretta illuminazione a LED.
Esperto di illuminazione a led
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Galleria di luci a led:
Galleria dei prodotti: immagini dei prodotti in diverse posizioni di installazione
Luce indiretta: luce indiretta in diversi spazi
Specifico per ogni stanza: luce in stanze diverse
Referenze: case complete che sono state fotografate
1. Miksi LED ei kestä kuumaa?
I componenti dei LED sono sensibili alle alte temperature, poiché il calore eccessivo rompe le strutture interne del chip LED. A differenza delle tradizionali lampade a incandescenza, i LED non sono in grado di sopportare carichi di calore estremi e il surriscaldamento porta a una riduzione dell'emissione luminosa e a una significativa riduzione della durata.
2. Miten korkealle nouseva käyttölämpötila vaikuttaa LED-valaisimen käyttöikään?
Quanto più calde sono le condizioni a cui è esposto un apparecchio LED, tanto più velocemente si degrada la sua emissione luminosa. I componenti interni del LED si usurano più velocemente, riducendo la luminosità della luce e arrivando a un degrado prematuro. Per questo motivo è importante garantire un raffreddamento adeguato ed evitare di installare gli apparecchi a LED in luoghi troppo caldi o con un'aria troppo fredda.
3. Miten jäähdytys auttaa pitämään LEDit toimintakuntoisina?
Gli elementi di raffreddamento, come le cornici e le alette in alluminio, rimuovono efficacemente il calore generato dal LED verso l'ambiente. Distribuendo il calore su un'area più ampia, il nucleo del LED non si surriscalda. In questo modo si mantiene un'emissione luminosa costante e si prolunga la durata del LED distribuendo il carico termico in modo uniforme tra i componenti.
4. Miksi asennusolosuhteet ovat tärkeitä LEDin kestävyyden kannalta?
La lunga durata e le buone prestazioni di un LED dipendono molto dal luogo di installazione. Se l'apparecchio si trova in uno spazio ristretto o poco ventilato, il calore si accumula intorno al LED. Di conseguenza, il LED si surriscalda e le sue prestazioni si deteriorano. Installando l'apparecchio LED in un'area più spaziosa o utilizzando un sistema di raffreddamento supplementare, potrai garantirne una maggiore durata.
5. Miten pidentää LED-valaisimen käyttöikää kuumissa olosuhteissa?
Scegli un apparecchio LED di qualità, raffreddato con dissipatori di calore adeguati o con un corpo conduttore di calore efficiente. Anche la qualità dell'alimentazione e la giusta posizione di installazione sono fondamentali. Evita di installare l'apparecchio direttamente vicino a fonti di calore e assicurati che l'aria possa circolare liberamente. In questo modo l'apparecchio LED sarà più fresco e potrà funzionare in modo efficiente più a lungo.
