Ток при нагреве светодиода

Светлый угол — светодиоды

. форум о светодиодах и свете

Список форумов‹СВЕТОДИОДЫ — практическое применение‹Питание и подключение светодиодов
Изменить размер шрифта
Для печати

FAQ
Регистрация
Вход

как уменьшить нагрев CREE диодов?

Oneka » 11 июл 2014, 17:34

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

Invisible_Light » 11 июл 2014, 20:26

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

Oneka » 12 июл 2014, 01:46

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

imaxe » 12 июл 2014, 14:08

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

Oneka » 14 июл 2014, 01:00

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

Invisible_Light » 14 июл 2014, 02:27

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

Oneka » 14 июл 2014, 03:51

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

Invisible_Light » 14 июл 2014, 08:21

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

Oneka » 14 июл 2014, 12:07

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

Invisible_Light » 14 июл 2014, 13:16

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

Oneka » 14 июл 2014, 14:45

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

Invisible_Light » 14 июл 2014, 17:02

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

imaxe » 14 июл 2014, 19:34

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

Oneka » 14 июл 2014, 19:47

У Вас такие же лампы?
Лампы стоят в штатных местах в фарах головных, там должна стоять лампа накаливания, но она еще больше греется. У меня рено меган 3 турецкой сборки и на них декор в фаре сделан непонятно из чего. На испанцах никаких проблем, на турках и русских мутнеет пластик и трескается отражатель. ДХО штатно с завода не подключены, видимо из-за того что сэкономили на материалах фары. И кстати напряжение в сети при работающем двигателе 13,5-14 В.
Надо лампочки разобрать и посмотреть, что греется.

Re: как уменьшить нагрев CREE диодов?

Oneka » 15 июл 2014, 18:40

Вот фото в разобранном виде. драйвер нагревается безумно, но и сам диод тоже греется. Нужно поменять драйвер чтобы не грелся?

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: Bing [Bot] , BVlad, CEO of LuxON, Светочъ, Google [Bot] , Google Feedfetcher , Ledsvet2017, lpt lpt, mailru , MAQ, MasterGroup154, Meredian, regent, Sakoch, skal, voxy, Пашка177, Мифодий, Яндексбот

Список форумов
Наша команда • Удалить cookies форума • Часовой пояс: UTC + 6 часов

Почему ломаются модули

Чуточку нужной воды, которая вредна для работы LED источников света

Вначале посмотрим как устроен стандартный светодиодный модуль.

Внутри каждого модуля находится два элемента: токоограничивающее сопотивление и сами светодиоды, которых может быть один, два и более. Данный обзор по подключение стандартных модулей, не токовых.
Как известно, светодиоды управляются током, а не напряжением. Это можно увидеть в обзорах диода в Datasheet, то есть, сопроводительной документации. И для того, чтобы задать диоду нужный для него ток, применяют токоограничивающие резисторы, которые нарисованы на картинке.

Например, диод должен работать на номинальном токе в 60 Ма, а падение на нем напряжения составляет 3 Вольта и в цепи три светодиода. Тогда номинальное сопротивление при напряжении питающей сети рассчитывается по формуле R= (12 вольт минус 3 по 3 Вольта)/60 Ма. Для светодиодного модуля мощностью 0,72 ватта ток 60 мА, а величина резистора 50 Ом. Современные светодиоды 2835 мощностью до полуватта могут пропускать через себя прямой ток 180 мА, однако чаще всего в модулях и лентах ставят модель 0,2 ватт и световой отдачей в 20-22 люмен (данные приведены на февраль 2020 года и корректироваться в дальнейшем не будут) При этом резистор очень часто используется на 56 Ом.

Поток чуть ниже, но и работает такой прибор стабильнее, к тому же у большинства светодиодов 2835 на 0,2 Вт номинальное напряжение составляет 3 вольт, то есть резистор примерно должен быть 50 Ом, к тому же тут небольшая перестраховка от падения прямого напряжение на светодиоде при нагреве, но статья немного не об этом.

Итак, мы считаем, что ток у светодиодного led модуля 60 мА, на 12 вольтах. То есть через сопотивление протекает именно этот ток, а значит на нем в тепло рассеивается по формуле P=I*I*R 0,6*0,6*12=0,043 Вт. Обычные резисторы, используемые в лентах или модулях рассчитаны на рассеивание в 100 мВт или 0,1 Ватт, то есть имеем двойной запас прочности. В более дорогих модулях используется резистор с пределом в 0,5 Ватт.

Зачем все это знать и почему выгорают модули

Дело в том, что модуль потребляет, например 0,72 ватт, а резистор рассчитан на 100 мВт. В случае закорачивания или пробоя любого из диодов, каждый из которых рассеивает 0,2 Вт, эта самая мощность добавляется на резистор, и происходит троекратная перегрузка, в следствии чего токоограничивающее сопротивление выходит из строя. Закорачивание диода может произойти в случае попадания на плату воды. Защитный силикон, которым заливают плату зимой и весной в условиях России начинает «дышать», причем «дышит» вся плата . Когда вся масса начинает расширяться, затем сужаться, образуются микропоры, в которую «насасывается», да и вообще, силикон гигроскопичен по определению. Водичка закорачивает диоды, нагрузка падает на резистор — результат такой же.

Другая причина — неправильный подбор источника питания. Некоторые рекламисты ставят регулируемый источник питания и поднимают напряжение до 13 и даже 18 вольт! Они хотят чтобы их буквы светились ярче чем у конкурентов, и при этом экономить на количестве источников света. На этом напряжении в резисторе рассеивается (18-9)*(18-9)/56 = 1,44 ватт. На короткое время может модули и будут работать, но резисторы сгорят быстро.

Читать еще: Tf led32s35t2 доработка тока подсветки

Третья причина — выгорание одного из светодиодов в цепи. Обычно, в новых диодах встроено шунтирующее сопротивление. Это нужно при использовании их через питание постоянным током от драйвера. Это применяется в осветительных линейках для светильников. Умирает один диод — остальные продолжают гореть. Есть и светодиодные модули со встроенным драйвером тока, но они стоят дороже обычных и не очень популярны.

А при использования схемы из первого рисунка если выгорает диод, то через шунтирующее сопротивление ток поступает на резистор, который не готов к лишним 0,2 Ватт.

А что происходит когда выгорает сопротивление? Смотрите эту картинку

По картинке видно, что происходит разрыв цепи и ток не идет через светодиоды. Это все равно как перекрыть кран и ждать что вода будет литься.

В следующей статье мы расскажем о Законе Ома для полной цепи и законе Киргофа и узнаем отчего выгорают провода и как правильно их подобрать для вывески.

Как обезопасить себя и продлить жизнь вывески?

Для этого есть очень простое решение — использовать импульсный диммер, который предназначен для регулирования силы света за счет подачи импульсных токов через ШИМ модулятор. Дело в том, что если прямой ток у диода составляет, например 60 мА, то импульсный может быть в три раза выше. Просто подключите диммер или контроллер яркости, сделайте силу света в 90% и ваши объемные буквы будут жить дольше.

Почему необходимо отводить тепло от светодиодов

Ошибочно полагать, что светодиоды не генерируют тепла. Несмотря на то, что светодиоды и не излучают его в потоке света (т. е. обладают холодными пучками света), они все же вырабатывают тепло.

Как и другие источники света, светодиоды преобразуют электрическую энергию в энергию излучения и генерируют тепло. Отношение тепловой энергии к энергии излучения зависит от потребляемой мощности и эффективности системы. Лампы накаливания вырабатывают большое количество инфракрасного (ИК) излучения и выделяют большое количество тепла. При этом они излучают малое количество видимого света. Люминесцентные и металлогалогенные лампы производят не только большее количество видимого света, но и большое количество ИК- и ультрафиолетового (УФ) излучения, а также много тепла. Как это ни странно, светодиоды преобразуют относительно небольшую часть электроэнергии в энергию излучения — примерно столько же, сколько металлогалогенные и люминесцентные лампы — но так как они излучают очень малое количество ИК- и УФ-излучения, то доля (в процентном отношении) видимого света, испускаемого светодиодами, сравнима с такой же долей у металлогалогенных и люминесцентных ламп и превосходит ее у ламп накаливания.

В таблице ниже приведены сравнительные данные о долях (в процентном отношении) потребляемой мощности, преобразуемых в энергию излучения и в тепло светодиодами и некоторыми традиционными источниками света. Эти данные относятся к источникам белого света. 24

Доли потребляемой энергии, преобразуемые в энергию излучения и тепло светодиодами и традиционными источниками света

Эффективный отвод тепла является очень важным фактором для обеспечения нормальной работы светодиода, так как сильный нагрев снижает световой поток светодиода и уменьшает его полезный срок службы. Для нормальной работы светодиодного источника света от него должно отводиться генерируемое в нем тепло. В правильно сконструированных световых приборах применяются эффективные радиаторы и другие теплоотводящие и конвекционные устройства, удаляющие тепло от светодиодных источников света и рассеивающие его в окружающем пространстве.

Температура p-n-перехода

Отвод тепла в правильно сконструированном светодиодном световом приборе. Радиаторы и другие устройства отвода тепла проводящего и конвекционного типа отводят тепло от светодиодов.

Одной из важнейших характеристик светодиода является температура p-n-перехода, которая часто обозначается как Tj. Как было описано в главе 2, p-n-переход является тем местом в светодиоде, где электрическая энергия (энергия электронов) преобразуется в видимый свет (фотоны) и в тепло. При увеличении температуры p-n-перехода световой поток и срок службы светодиода уменьшаются.

На температуру перехода светодиода влияют три фактора:ток возбуждения, теплоотвод и окружающая температура. Как правило, чем выше ток возбуждения, тем выше температура перехода.

Количество тепла, которое может быть отведено, зависит от окружающей температуры и конструкции устройства отвода тепла от светодиода в среду, окружающую световой прибор.

Обычно мощные светодиодные осветительные приборы включают в себя излучатель, печатную плату и теплоотвод. Излучатель припаивается к печатной плате. Он включает полупроводниковый кристалл, оптику и теплоотвод, с помощью которого тепло отводится от полупроводникового кристалла. В большинстве светодиодных световых приборов используются печатные платы с алюминиевой подложкой (МСРСВ).

Через печатную плату с алюминиевой подложкой тепло передается с теплоотвода светодиода на внешний радиатор, на котором установлена печатная плата. Через внешний радиатор, закрепленный на корпусе светового прибора или конструктивно совмещенный с ним, тепло отводится в окружающее пространство. При отсутствии или блокировке внешнего теплоотвода светодиоды, находящиеся внутри светового прибора, выходят из строя за считанные минуты.

Влияние температуры р-n-перехода на световой поток

Производители измеряют световой поток выпускаемых ими светодиодов при использовании импульса тока длительностью 15-20 мс при фиксированной температуре перехода, равной 25 °С. Температура перехода светодиода в правильно сконструированной светодиодном световом приборе при нормальной работе с установленными теплоотводящими устройствами обычно находится в диапазоне 60-90 °С или даже может превышать это значение. Так как рабочая температура перехода почти всегда больше 25 °С, то установленные в световом приборе

светодиоды излучают как минимум на 10% меньше света, чем указывают их производители, если дополнительно не предоставлены данные для более высоких температур перехода.

Читать еще: Как подключить кабельное телевидение провода есть

На графике ниже показано, какое влияние оказывает повышение температуры перехода на световой поток светодиодов разных цветов.Янтарные и красные светодиоды наиболее, а синие — наименее чувствительны к изменениям температуры перехода.

Повышение температуры перехода может вызвать цветовой сдвиг излучения светодиода. Это явление обычно заметно только у янтарных светодиодов, наиболее чувствительных к изменениям температуры перехода. Хотя этот цветовой сдвиг мал, его необходимо контролировать в тех случаях, когда цвет излучения светодиода должен строго соответствовать стандартам -например, в случае использования в светофорах.

Влияние температуры р-n-перехода на полезный срок службы

Правильно сконструированные светодиодные световые приборы содержат схемы контроля температуры и термозащиты, которые уменьшают яркость или выключают осветительный прибор, когда он нагревается до слишком высокой температуры. Устройство автоматического включения восстанавливает нормальную работу после того, как температура перехода снижается до безопасного уровня или по истечении установленного периода времени.

Непрерывная работа светодиода при высокой температуре перехода

значительно сокращает полезный срок службы светодиодного светового прибора. На графике ниже показана зависимость светового потока светодиода от времени его работы для двух светодиодов, работающих при одинаковом токе возбуждения, но при разных температурах перехода. Зависимости были получены на основании данных измерений, выполнявшихся в течение 10 000 часов работы светодиода. На графике также показан прогноз до 100 000 часов работы. При повышении температуры перехода на 11 °С

оценочное значение полезного срока службы уменьшается на 57%, с 37 000 до 16 000 часов. 26

Производители постоянно повышают срок службы светодиодов при высоких рабочих температурах. Например, в опубликованной в июле 2009 года информации о стабильности белого светодиода Сгее XLamp XR-E, гарантируется сохранение светового потока на уровне 70% от исходного значения в течение срока службы более 50 000 часов при токе возбуждения 700 мА, температуре перехода 110 °С и температуре окружающей среды 45 °С

Что такое светодиод, его принцип работы, виды и основные характеристики

Светодиоды стремительно вытесняют лампы накаливания практически из всех областей, где их позиции казались непоколебимыми. Конкурентные преимущества полупроводниковых элементов оказались убедительными: низкая стоимость, долгий срок службы, а главное – более высокий КПД. Если у ламп он не превышал 5%, то некоторые производители светодиодов декларируют превращение в свет не менее 60% потребленной электроэнергии. Правдивость этих заявлений остается на совести маркетологов, но быстрое развитие потребительских свойств полупроводниковых элементов ни у кого сомнений не вызывает.

Что такое светодиод и его принцип работы

Светодиод (СД, LED) представляет собой обычный полупроводниковый диод, изготовленный на основе кристаллов:

арсенида галлия, фосфида индия или селенида цинка – для излучателей оптического диапазона;
нитрида галлия – для приборов ультрафиолетового участка;
сульфида свинца – для элементов, излучающих в инфракрасном диапазоне.

Выбор данных материалов обусловлен тем, что p-n переход диодов, изготовленных из них, при приложении прямого напряжения излучает свет. У обычных диодов из кремния или германия такое свойство выражено очень слабо – свечение практически отсутствует.

Излучение светодиода не связано со степенью нагрева полупроводникового элемента, его вызывает переход электронов с одного энергетического уровня на другой при рекомбинации носителей зарядов (электронов и дырок). Свет, испускаемый в результате, является монохроматическим.

Особенностью такого излучения является очень узкий спектр, и выделить нужный цвет светофильтрами затруднительно. А некоторые цвета свечения (белый, синий) при таком принципе изготовления недостижимы. Поэтому в настоящее время распространена технология, при которой внешняя поверхность светодиода покрывается люминофором, а его свечение инициируется излучением p-n перехода (которое может быть видимым или лежать в УФ-диапазоне).

Устройство светодиода

Светодиод изначально был устроен так же, как и обычный диод – p-n переход и два вывода. Только корпус из прозрачного компаунда или из металла с прозрачным окном для наблюдения свечения. Но в оболочку прибора научились встраивать дополнительные элементы. Например, резисторы – чтобы включать светодиод в цепь нужного напряжения (12 В, 220 В) без внешней обвязки. Или генератор с делителем для создания мигающих светоизлучающих элементов. Также корпус стали покрывать люминофором, который светится при зажигании p-n перехода – так удалось расширить возможности LED.

Тенденция к переходу на безвыводные радиоэлементы не обошла и светодиоды. SMD-приборы стремительно захватывают рынок осветительной техники, имея преимущества в технологии производства. Такие элементы не имеют выводов. P-n переход монтируется на керамическом основании, заливается компаундом и покрывается люминофором. Напряжение подводится через контактные площадки.

В настоящее время светотехнические устройства стали оснащаться светодиодами, изготовленными по COB-технологии. Суть её в том, что на одной пластине монтируется несколько (от 2-3 до сотен) p-n переходов, соединяемых в матрицу. Сверху все помещается в единый корпус (или формируется модуль SMD) и покрывается люминофором. У такой технологии большие перспективы, но вряд ли она полностью вытеснит другие исполнения СД.

Какие виды светодиодов существуют и где они применяются

Светодиоды оптического диапазона применяются в качестве элементов индикации и в качестве осветительных приборов. Для каждой специализации существуют свои требования.

Индикаторные светодиоды

Задача индикаторного светодиода – показать состояние прибора (наличие питания, аварийный сигнал, срабатывание датчика и т.п.). В этой сфере широко применяются LED со свечением p-n перехода. Приборы с люминофором применять не запрещено, но особого смысла нет. Здесь яркость свечения не на первом месте. В приоритете контрастность и широкий угол обзора. На панелях приборов применяют выводные светодиоды (true hole), на платах – выводные и SMD.

Осветительные светодиоды

Для освещения, наоборот, в основном применяют элементы с люминофором. Это позволяет получить достаточный световой поток и цвета, близкие к естественным. Выводные СД из этой области практически выдавлены SMD-элементами. Широкое применение находят COB-светодиоды.

Читать еще: Алиэкспресс стабилизаторы тока светодиодов

В отдельную категорию можно выделить приборы, предназначенные для передачи сигналов в оптическом или ИК-диапазоне. Например, для пультов дистанционного управления бытовой аппаратурой или для охранных устройств. А элементы УФ-диапазона могут использоваться для компактных источников ультрафиолета (детекторы валют, биологических материалов и т.д.).

Основные характеристики светодиодов

Как и любой диод, LED имеет общие, «диодные» характеристики. Предельные параметры, превышение которых ведет к выходу прибора из строя:

максимально допустимый прямой ток;
максимально допустимое прямое напряжение;
максимально допустимое обратное напряжение.

Остальные характеристики носят специфический «светодиодный» характер.

Цвет свечения

Цвет свечения – этот параметр характеризует СД оптического диапазона. У осветительных приборов в большинстве случаев белый с различной световой температурой. У индикаторных может быть любым из видимой цветовой гаммы.

Длина волны

Этот параметр в определенной степени дублирует предыдущий, но с двумя оговорками:

у приборов ИК и УФ диапазонов видимого цвета нет, поэтому для них эта характеристика единственная, характеризующая спектр излучения;
этот параметр больше применим для светодиодов с непосредственным излучением – элементы с люминофором излучают в широкой полосе, поэтому однозначно их свечение длиной волны не охарактеризовать (какая длина волны может быть у белого цвета?).

Поэтому длина излучаемой волны – достаточно информативная цифра.

Потребляемый ток

Потребляемый ток – это рабочий ток, при котором яркость излучения оптимальна. При его небольшом превышении не происходит скорого выхода прибора из строя – и в этом его отличие от максимально допустимого. Снижение его также нежелательно – интенсивность излучения упадет.

Мощность

Потребляемая мощность – здесь все просто. На постоянном токе – это просто произведение потребляемого тока на приложенное напряжение. Путаницу в это понятие вносят производители светотехники, указывая на упаковке крупными цифрами эквивалентную мощность – мощность лампы накаливания, световой поток которой равен потоку данного светильника.

Видимый телесный угол

Видимый телесный угол проще всего представить в виде конуса, исходящего из центра источника света. Данный параметр равен углу раскрыва этого конуса. Для индикаторных светодиодов он определяет, как срабатывание сигнализации будет видно со стороны. Для осветительных элементов от него зависит световой поток.

Максимальная сила света

Максимальная сила света в технических характеристиках прибора указывается в канделах. Но на практике удобнее оказалось оперировать понятием светового потока. Световой поток (в люменах) равен произведению силы света (в канделах) на видимый телесный угол. Два светодиода с равной силой света дают разное освещение при разном угле. Чем больше угол, тем больше световой поток. Так удобнее для расчета систем освещения.

Падение напряжения

Падение напряжения при прямом токе – это напряжение, которое падает на светодиоде в открытом состоянии. Зная его, можно рассчитать напряжение, потребное, например, для открывания последовательной цепочки светоизлучающих элементов.

Как узнать, на какое напряжение рассчитан светодиод

Самый простой способ узнать номинальное напряжение светодиода – обратиться к справочной литературе. Но если попался прибор неизвестного происхождения без маркировки, то его можно подключить к регулируемому источнику питания и плавно поднимать напряжение с нуля. При определенном напряжении светодиод ярко вспыхнет. Это и есть рабочее напряжение элемента. При такой проверке надо иметь в виду несколько нюансов:

испытуемый прибор может быть со встроенным резистором и рассчитан на достаточно высокое напряжение (до 220 В) – не каждый источник питания имеет такой диапазон регулировки;
излучение светодиода может лежать вне видимого участка спектра (УФ или ИК) – тогда момент зажигания визуально не определить (хотя свечение ИК-прибора в некоторых случаях можно увидеть через камеру смартфона);
подключать элемент к источнику постоянного напряжения надо со строгим соблюдением полярности, в противном случае легко вывести LED из строя обратным напряжением, превышающим возможности прибора.

Если нет уверенности в знании цоколевки элемента, лучше поднять напряжение до 3…3,5 В, если светодиод не зажегся — убрать напряжение, поменять подключение полюсов источника и повторить процедуру.

Как определить полярность светодиода

Для определения полярности выводов существует несколько методов.

У безвыводных элементов (включая COB) полюсность напряжения питания обозначается прямо на корпусе – символами или приливами на оболочке.
Так как светодиод имеет обычный p-n переход, его можно прозвонить мультиметром в режиме проверки диодов. Некоторые тестеры имеют измерительное напряжение, достаточное для зажигания светодиода. Тогда правильность подключения можно контролировать визуально по свечению элемента.
Некоторые приборы производства CCCP в металлическом корпусе имели ключ (выступ) в районе катода.
У выводных элементов вывод катода более длинный. По этому признаку определить цоколевку можно только у непаянных элементов. У бывших в употреблении LED выводы укорачиваются и изгибаются для монтажа произвольным образом.
Наконец, узнать расположение анода и катода возможно тем же методом, что и для определения напряжения светодиода. Свечение будет возможно только при правильном включении элемента – катод к минусу источника, анод – к плюсу.

Развитие технологий не стоит на месте. Ещё несколько десятилетий назад светодиод был дорогой игрушкой для лабораторных опытов. Сейчас без него трудно представить жизнь. Что будет дальше – покажет время.