注目のトピック、冷却に関する知識 |ランプの寿命は何で決まるのでしょうか?

お客様とコミュニケーションをとるたびに、「保証」という言葉が繰り返し語られます。顧客ごとに希望する保証期間は異なり、2 年から 3 年まであり、5 年を希望する人もいます。

しかし実際には、多くの場合、顧客自身がこの保証期間がどこから導き出されたのかを知らないか、単に群衆に従っていて、LED はそのような長期間保証されるべきだと考えているだけかもしれません。

今日は皆さんを LED の世界に連れて行き、ランプの寿命がどのように定義され、判断されるのかを見ていきたいと思います。

まず、LED に関して言えば、ほとんどすべての LED が独特の特徴を備えているため、外観の点で従来の光源とは異なることが一目でわかります。ヒートシンク。

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さまざまなヒートシンクは、LED ランプの美しさのためではなく、LED の動作を向上させるためにあります。

その場合、お客様は、なぜ以前の光源ではラジエーターがほとんど使用されていなかったのに、LED 時代にはほとんどすべてのランプがラジエーターを使用しているのか疑問に思うでしょう。

タングステン フィラメント ランプなど、以前の光源は熱放射に依存して光を放出していたため、熱を恐れません。 LEDの基本構造は半導体PN接合です。温度が少しでも高くなると動作性能が低下するため、LEDにとって放熱は非常に重要です。

まずはLEDの構成と模式図を見てみましょう。

ヒント: LED チップは動作時に熱を発生します。内部 PN 接合の温度を接合温度 (Tj) と呼びます。

そして最も重要なことは、LED ランプの寿命はジャンクション温度と密接に関係しているということです。

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理解する必要がある概念: LED の寿命について話すとき、それは完全に使用できないという意味ではありませんが、LED の光出力が 70% に達すると、一般に「寿命が終わった」と考えられます。

上図からわかるように、ジャンクション温度が 105°C に制御されている場合、LED ランプを約 10,000 時間使用すると、LED ランプの光束は 70% に減衰します。ジャンクション温度が約 60°C に制御されている場合、動作時間は約 100,000 時間 + 時間となり、光束は 70% に減少します。ランプの寿命が10倍に延びます。

日常生活で最もよく目にするのは、LED の寿命が 50,000 時間であるということですが、これは実際にはジャンクション温度が 85°C に制御されている場合のデータです。

ジャンクション温度は LED ランプの寿命に非常に重要な役割を果たすため、ジャンクション温度を下げるにはどうすればよいでしょうか?心配しないで、まずランプがどのように熱を放散するかを見てみましょう。放熱方法を理解すると、ジャンクション温度を下げる方法が自然にわかります。

ランプはどのように熱を放散するのでしょうか?

まず、熱伝達の 3 つの基本的な方法、伝導、対流、放射を理解する必要があります。

ラジエーターの主な伝達経路は、伝導熱放散と対流熱放散、および自然対流による放射熱放散です。

熱伝達の基本原理:

伝導: 熱が物体に沿って暖かい部分から冷たい部分へ伝わる仕組み。

熱伝導に影響を与える要因は何ですか?

①放熱材の熱伝導率

②放熱構造による熱抵抗

③ 熱伝導性材料の形状と大きさ

放射線: 高温の物体が熱を直接外部に放射する現象。

熱放射に影響を与える要因は何ですか?

①周囲環境と媒体の熱抵抗(主に空気を考慮)

② 熱輻射材料自体の特性(一般に濃い色ほど輻射が強くなりますが、実際にはランプの温度がそれほど高くなく、輻射もそれほど強くないため、輻射の伝達は特に重要ではありません)

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対流: 気体や液体の流れによって熱を伝える方法。

熱対流に影響を与える要因は何ですか?

①ガス流量と速度

②液体の比熱容量、流速、体積

LED ランプでは、ヒートシンクがランプのコストの大部分を占めます。したがって、ラジエーターの構造に関して、材料と設計が十分に優れていない場合、ランプは販売後に多くの問題を抱えます。

しかし、実はこれらは単なる伏線であり、これからが焦点なのです。

消費者として、ランプの放熱性が良いかどうかをどのように判断しますか?

もちろん、最も専門的な方法は、専門的な機器を使用してジャンクション温度テストを実施することです。

しかし、このような専門的な機器は一般の人にとっては高価なものであるため、残された方法は、ランプに触れて温度を感知するという最も伝統的な方法を使用することだけです。

そこで新たな疑問が生じます。暑いと感じた方が良いのか、そうでない方が良いのでしょうか?

ラジエーターを触ってみると熱くなっている場合は、間違いなく良くありません。

ラジエーターを触ると熱い場合は、冷却システムが不良であると考えられます。ラジエーターの放熱能力が不十分で、チップの熱が時間内に放散されない可能性があります。または有効放熱面積が十分ではない、構造設計に不備がある。

ランプ本体を触っても熱くないからといって必ずしも良いわけではありません。

LED ランプが正常に動作している場合、優れたラジエーターは温度が低い必要がありますが、温度が低いラジエーターが必ずしも良いとは限りません。

チップは発熱が少なく、伝導性が高く、熱を十分に放散するため、手に持っても熱くなりません。これは優れた冷却システムですが、唯一の「欠点」は、材料が少し無駄になることです。

基板の下に不純物があり、ヒートシンクとの接触が良好でない場合、熱は外部に伝達されず、チップ上に蓄積されます。外を触っても熱くありませんが、内部のチップはすでに非常に熱くなります。

ここで、放熱性が良いかどうかを判断するのに役立つ方法、「30分点灯法」をおすすめしたいと思います。

注:「30分照明法」は記事から引用

30分の照明方法:前に述べたように、一般に LED ジャンクション温度が上昇すると、光束は減少します。次に、同じ位置を照らすランプの照度の変化を測定する限り、ジャンクション温度の変化を推測できます。

まず、外光が入らない場所を選んでランプを点灯させます。

点灯後、すぐに露出計を手に取り、たとえば 1000 lx を測定します。

ランプと照度計の位置は変えないでください。 30分後、照度計を使用して再度測定します。 500 lx は光束が 50% 低下したことを意味します。中はとても暑いです。外側を触っても大丈夫です。熱が出ていないということです。違い。

測定値が 900 lx で照度が 10% しか低下していない場合、それは正常なデータであり、放熱が非常に良好であることを意味します。

「30 分照明法」の適用範囲: 一般的に使用されるいくつかのチップの「光束 VS ジャンクション温度」変化曲線を列挙します。この曲線から、光束が何ルーメン低下したかがわかり、ジャンクション温度が摂氏何度まで上昇したかを間接的に知ることができます。

列 1:

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OSRAM S5 (30 30) チップの場合、光束は 25°C と比較して 20% 低下し、ジャンクション温度は 120°C を超えています。

列 2o:

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OSRAM S8 (50 50) チップの場合、光束は 25°C と比較して 20% 低下し、ジャンクション温度は 120°C を超えています。

列 3:

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OSRAM E5 (56 30) チップの場合、光束は 25°C と比較して 20% 低下し、ジャンクション温度は 140°C を超えています。

列 4:

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OSLOM SSL 90 ホワイト チップの場合、光束は 25°C の場合よりも 15% 低くなり、ジャンクション温度は 120°C を超えています。

列 5:

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Luminus Sensus シリーズ チップでは、光束は 25℃ と比較して 15% 低下し、ジャンクション温度は 105℃ を超えています。

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上の写真からわかるように、高温状態の照度が低温状態と比較して 30 分後に 20% 低下した場合、基本的にジャンクション温度はチップの許容範囲を超えています。基本的には冷却システムが不適格であると判断できます。

もちろん、これは大部分のケースであり、図に示すように、すべてに例外があります。

もちろん、ほとんどの LED では 30 分点灯法を使用して、20% の低下以内で良否を判断できます。

学びましたか?将来ランプを選択するときは注意する必要があります。ランプの見た目だけではなく、鋭い目でランプを選んでください。


投稿日時: 2024 年 5 月 24 日

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