Introducción

En términos generales, las lámparas LED generan una cierta cantidad de calor cuando están en funcionamiento, pero en comparación con las fuentes de luz tradicionales (como las lámparas incandescentes), las LED suelen generar temperaturas más bajas. Sin embargo, las lámparas LED aún deben funcionar dentro de un rango de temperatura razonable. Si se excede la temperatura de funcionamiento diseñada, es posible que la lámpara no funcione correctamente o incluso se dañe debido a la acumulación de calor. La temperatura de las lámparas LED se ve afectada por muchos factores, incluida la potencia de las lámparas LED, el rendimiento de la fuente de alimentación de los LED, el diseño de disipación de calor de las lámparas, la temperatura ambiente y las horas de trabajo. Cuanto mayor sea la potencia de los chips LED/peor el rendimiento de la fuente de alimentación/el diseño irrazonable de disipación de calor de la lámpara/cuanto mayor sea la temperatura ambiente y mayor el tiempo de funcionamiento, mayor será la temperatura de toda la lámpara. Es probable que esto tenga un efecto adverso en los componentes principales de la lámpara (como los LED y la fuente de alimentación), lo que finalmente puede provocar un corte del alumbrado público. Para garantizar el funcionamiento estable a largo plazo de las lámparas LED, los diseñadores suelen considerar un diseño razonable, incluida la estructura, el circuito y la disipación de calor, para controlar la temperatura del chip LED y la fuente de alimentación para evitar el sobrecalentamiento. A continuación se muestra la cámara térmica de las farolas eléctricas de serie Rifle y serie H de ZGSM.

¿Por qué debería importarnos la temperatura?

La temperatura de las lámparas LED implica muchos aspectos, como la temperatura de funcionamiento del chip LED y la fuente de alimentación, la temperatura de la carcasa, la temperatura ambiente y las condiciones de uso. Los diseñadores deben tener en cuenta estos factores para garantizar que las lámparas LED funcionen dentro de un rango seguro y tengan un buen rendimiento de disipación de calor para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo y evitar cortes de luz de la calle.

• Una temperatura excesiva agravará la degradación de la luz de los chips LED. Al consultar el informe LM80 de la lámpara, podemos saber que cuanto mayor es la temperatura, peor es el resultado de la vida útil del L70, es decir, más grave es la atenuación de la luz.
• Una temperatura excesiva hará que aumente la tasa de fallas de los chips LED. Los estudios han demostrado que el calor excesivo puede causar estrés térmico en los componentes LED (como juntas de soldadura y placas de circuito), lo que provoca fallas y daños en todo el módulo.
• Una temperatura excesiva hará que aumente la tasa de fallas de la fuente de alimentación del LED. Si nos referimos a las especificaciones de la fuente de alimentación, podemos encontrar que a medida que aumenta la temperatura, el MTBF (tiempo medio entre fallas) disminuirá.
• Cuanto menor sea la temperatura ambiente de la lámpara cuando se diseña, peor puede ser el efecto cuando se utiliza en entornos extremos. Por ejemplo, la temperatura ambiente en algunos países de Oriente Medio puede superar los 40 grados. Necesitamos considerar esta situación al diseñar accesorios de iluminación.

Temperatura de trabajo de los chips LED

Los chips LED convierten principalmente la energía eléctrica en energía luminosa. Durante este proceso, parte de la energía eléctrica se convierte en energía térmica. Por lo tanto, los chips LED generarán calor gradualmente y su temperatura aumentará gradualmente. Cuando el calor generado por las perlas de la lámpara y el calor perdido alcanzan un equilibrio, la temperatura ya no cambiará. Si la temperatura permanece dentro del rango de temperatura de funcionamiento nominal de la lámpara LED, el LED está en condiciones normales de funcionamiento. Sin embargo, dentro del rango de temperatura de funcionamiento nominal, cuanto mayor sea la temperatura, más obvia será la atenuación de la luz (refiriéndose a la atenuación de la salida de luz). Por lo tanto, es necesario tomar medidas adecuadas de diseño y disipación de calor para controlar la temperatura de las perlas de la lámpara LED para garantizar la vida útil y el rendimiento del LED. En términos generales, el rango de temperatura de funcionamiento nominal de los LED suele estar entre -40 y 105 °C. Si la temperatura supera los 105°C, las perlas de la lámpara LED pueden correr riesgo de dañarse. Como se muestra en la siguiente figura, muestra la atenuación de la luz del LED a diferentes temperaturas.

Temperatura de trabajo del controlador LED

Como componente central de las lámparas LED, la función principal de la fuente de alimentación de LED es convertir la corriente alterna en corriente continua para suministrar la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento normal de los chips LED. Durante este proceso de conversión, varios componentes de la fuente de alimentación del LED consumirán energía eléctrica y parte de la energía se convertirá en calor y se liberará. Normalmente, la temperatura de funcionamiento de las fuentes de alimentación LED no es demasiado alta. Sin embargo, en circunstancias especiales, como cuando la temperatura del entorno de trabajo es alta o el radiador LED está demasiado cerca de la fuente de alimentación del LED, la temperatura de la fuente de alimentación del LED puede aumentar y es posible que la fuente de alimentación del LED no funcione correctamente. En términos generales, la mejor temperatura de funcionamiento de la fuente de alimentación LED es de unos 60 grados. A esta temperatura, la vida útil de la fuente de alimentación LED es más larga. En general, la temperatura de funcionamiento diseñada para la fuente de alimentación LED está entre -40 y 80 °C. Si la temperatura supera los 80 ℃, la fuente de alimentación del LED puede dañarse. Como se muestra en la figura siguiente, se muestra la curva de vida útil de la fuente de alimentación LED a diferentes temperaturas.

Temperatura de funcionamiento de las lámparas LED (relación entre los LED, la fuente de alimentación del LED y las lámparas LED)

La temperatura de funcionamiento de las lámparas LED es un factor importante para garantizar su funcionamiento estable y rendimiento a largo plazo. Al diseñar lámparas LED, se deben considerar exhaustivamente las temperaturas de funcionamiento del chip LED, la fuente de alimentación y la carcasa, así como la temperatura del entorno. Por ejemplo, si la temperatura nominal máxima de funcionamiento de la lámpara es de 50 °C, exceder esta temperatura aumentará el riesgo de dañar la lámpara (incluida la fuente de alimentación y los LED). ¿Cómo se confirma esta temperatura? ZGSM se determina principalmente haciendo referencia al rendimiento de las lámparas LED (alumbrado público y reflectores) y fuentes de alimentación a diferentes temperaturas. Por ejemplo, a 50°C, la temperatura del punto Ts de la lámpara LED es de 85°C. Podemos inferir que la temperatura del punto Tj es cercana a los 100°C. Esta temperatura está cerca de la temperatura máxima de funcionamiento recomendada por el fabricante de los LED, por lo que se confirma que la lámpara es de 50 °C. la temperatura máxima de funcionamiento. Porque no es difícil entender que cuando la temperatura ambiente supera los 50°C, la temperatura de los componentes principales de la lámpara (como los LED y la fuente de alimentación) aumentará aún más. Aunque puede que no tenga mucho impacto en las lámparas en un corto período de tiempo, el funcionamiento prolongado a alta temperatura provocará inevitablemente el envejecimiento y daños de los componentes.

Ventajas de separar las cavidades para LED y controlador LED de alumbrado público eléctrico

ZGSM cree que la separación de la cavidad emisora de luz y la cavidad de suministro de energía en las lámparas LED tiene muchas ventajas, la más importante de las cuales es reducir la interacción de calor entre los chips LED y la fuente de alimentación del LED. El calor generado por los chips LED no será conducido a la fuente de alimentación del LED, evitando que la fuente de alimentación del LED supere la temperatura máxima de funcionamiento y deje de funcionar. Debido a que las fuentes de alimentación LED generalmente tienen protección contra sobrecalentamiento, una vez que la temperatura excede el límite, la fuente de alimentación cortará automáticamente la salida. De manera similar, el calor generado por la fuente de alimentación del LED no será conducido a los chips LED, evitando que los chips LED no disipen el calor a tiempo, acelerando la degradación de la luz y causando daños a los chips. Por lo tanto, es necesario asegurarse de que exista una cierta distancia entre la fuente de luz LED y la fuente de alimentación para garantizar que el calor generado por cada una no interfiera entre sí. Además, existen otras ventajas al separar la cavidad emisora de luz y la cavidad de alimentación. A continuación se muestra el diseño de nuestra farola eléctrica Falcon con cavidades separadoras.

Mantenimiento y reemplazo más convenientes: el diseño de la partición hace que el mantenimiento y reemplazo de las lámparas LED sea más conveniente. Cuando falla la fuente de alimentación del LED, solo necesitamos abrir la cavidad de la fuente de alimentación para reemplazarla. Este proceso no implica el desmontaje de la cavidad emisora de luz, lo que simplifica el proceso de mantenimiento y evita el posible impacto del desmontaje en el rendimiento de la lámpara (como el rendimiento a prueba de agua, la limpieza de la lente de la lámpara, etc.). Lo mismo ocurre cuando se reemplazan chips LED, aunque los LED rara vez fallan.

Flexibilidad de diseño mejorada: la separación de la cavidad emisora de luz y la cavidad de energía también proporciona flexibilidad de diseño. En la parte de la cavidad emisora de luz, sólo necesitamos considerar el diseño estructural y la instalación de los componentes de la unidad emisora de luz. En la parte de la cavidad de alimentación, sólo es necesario considerar el diseño estructural y la instalación de los componentes de la fuente de alimentación, la protección contra sobretensiones y la base. Debido a que los dos están separados, los fabricantes pueden diseñar lámparas de mayor potencia en carcasas más pequeñas o lograr más funciones manteniendo el rendimiento.

Luces LED de ZGSM

Los productos de ZGSM deben someterse a pruebas de temperatura. Consideraremos esto en las primeras etapas del diseño de iluminación. Una vez realizado el modelo, probaremos la temperatura de todos los chips LED (Ts) de la lámpara y la temperatura de la fuente de alimentación del LED (Tc) para evaluar la racionalidad del diseño. Una vez completado el diseño, confiaremos a un experimento de terceros para que realice la prueba ISTMT, que es un informe sobre la temperatura Ts y Tc. Además, ofrecemos otros informes, incluidos LM82, LM84 y TM21, que también están relacionados con la temperatura del dispositivo. Los siguientes son productos ZGSM (farolas eléctricas, farolas de poste, reflectores, luces de marquesina y luces de mástil alto), contáctenos si los necesita.

Resumen

Como se puede aprender de las secciones anteriores, los chips LED y las fuentes de alimentación pueden funcionar normalmente dentro de un rango de temperatura adecuado. Por lo tanto, al diseñar una lámpara, es necesario considerar su entorno de uso para garantizar que la temperatura no exceda su valor límite especificado. La temperatura de funcionamiento de los chips LED y la fuente de alimentación afecta directamente el rendimiento general y la vida útil de las lámparas LED. La gestión eficaz de la temperatura es fundamental para la estabilidad y la fiabilidad a largo plazo de los sistemas de LED. En el informe ISTMT de alumbrado público eléctrico, podemos obtener los datos de temperatura Ts del chip LED y los datos de temperatura Tc de la fuente de alimentación. ZGSM evalúa el rendimiento del sistema LED basándose en estos datos y, si es necesario, ajusta la corriente de conducción de los LED, la estructura de la lámpara y la fuente de alimentación. Al mismo tiempo, debemos asegurarnos de que la cavidad emisora de luz y la cavidad de alimentación de la lámpara LED sean lo más independientes posible entre sí. Esto ayuda a evitar la interacción entre el calor de la fuente de alimentación y el calor de los chips LED, extendiendo así la vida útil de cada componente. Bienvenido a contactar a ZGSM para obtener información más relevante.

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