Ob Sie es glauben oder nicht, kühlere Luft kann dafür sorgen, dass LED-Lampen heller brennen und länger halten, während eine ähnlich heiße Umgebung die Lebensdauer der LED verkürzt. Warum kann eine LED heißem Wetter nicht standhalten? In diesem Artikel gehen wir der Frage nach, warum sich die Temperatur der Betriebsumgebung auf LED-Leuchten auswirkt.
Warum mögen LED-Leuchten die Kälte?
Im Allgemeinen verringern hohe Temperaturen die Fähigkeit der LED, Licht zu erzeugen. Die Wärme, kombiniert mit der höheren Spannung, erhitzt den Halbleiter. Je leistungsfähiger die LED ist, desto größer ist die Wärmebelastung und desto besser muss die LED gekühlt werden.
"Im Allgemeinen gilt: Je kühler die Umgebung ist, desto höher ist die Lichtausbeute einer LED. Höhere Temperaturen verringern im Allgemeinen die Lichtausbeute. In wärmeren Umgebungen und bei höheren Strömen steigt die Temperatur des Halbleiterelements"-National Lighting Product Information Program
Was ist die Sperrschichttemperatur einer LED und was bedeutet sie?
Die Temperatur der Verbindungsstelle zwischen dem LED-Chip und dem darüber liegenden Substrat wird als Sperrschichttemperatur bezeichnet. Dieser Übergang weist in der Regel die höchste Temperatur des Geräts auf und ist daher ein geeigneter Wert, um die Wärmeabgabekapazität anzugeben. Die Abbildung unten zeigt die Struktur des LED-Streifens von der Seite aus gesehen. Unten befindet sich die eigentliche Leiterplatte, an der die LEDs befestigt sind.
Die heutigen LED-Leuchten sind mit wärmeleitenden Materialien ausgestattet, so dass die Wärme von der Verbindungsstelle zur Lötstelle abgeleitet wird. Die Lötstelle befindet sich an der Schnittstelle zwischen dem LED-Gehäuse und der Leiterplatte und/oder einem separaten Kühlkörper. Die Effizienz der internen Wärmewege spiegelt sich im internen Wärmewiderstand der LED wider. Je niedriger die Innentemperatur, desto höher ist die Qualität der LED aus thermischer Sicht.
Die maximale Sperrschichttemperatur wird vom Hersteller des LED-Schaltkreises festgelegt und das Produktdesign sollte die vom LED-Schaltkreis erzeugte Wärme und deren Ableitung berücksichtigen. Das Design von LEDs ist sehr unterschiedlich, da LEDs für eine Vielzahl von Beleuchtungsanwendungen verwendet werden können.
Wie wirkt sich Hitze auf LED-Leuchten aus?
Die Temperatur hat einen spürbaren Einfluss auf das Material und die Lichtstärke von LED-Licht. Wenn ich mich kurz fassen müsste, hat die Temperatur einer LED einen großen Einfluss auf ihre Lebensdauer und Lichtleistung. Dazu wurde bereits viel geforscht. Diese Studie hat zum Beispiel die Auswirkungen verschiedener Materialien auf die Wärmeleitfähigkeit von LEDs untersucht und die Auswirkungen von Wärme auf die Lebensdauer von LEDs nachgewiesen. Hier ist eine weitere Studie, die sich mit diesem Thema befasst.
Preiswerte LED-Lampen sind oft aus Kunststoff gefertigt, der die Wärme schlecht ableitet. Daher sind LED-Lampen aus Kunststoff selten langlebig.
Led kann die Hitze nicht ertragen, Kälte ist gut
LED-Leuchten arbeiten mit 100%iger Effizienz, wenn die Sperrschichttemperatur - die Temperatur innerhalb des LED-Schaltkreises, durch den die elektrische Energie fließt - 77 Grad Celsius beträgt.
Wenn die Temperatur um etwa 20 Grad Celsius ansteigt, halbiert sich die berechnete Lebensdauer der LED und bei weiteren 20 Grad halbiert sie sich.
Wenn also die Startannahme 77 Grad ist und die LED 50.000 Stunden hält, dann bedeutet 97 Grad 25.000 Stunden und 117 Grad nur 12.500 Stunden!
Aus diesem Grund hält eine 30 g schwere LED-Glühbirne nicht so lange wie eine gut konstruierte LED-Lampe mit 200 g Aluminium, das die Wärme vom LED-Chip ableitet.
Die Umgebungstemperatur der LED-Leuchte wirkt sich direkt auf die Sperrschichttemperatur aus. Weitere Faktoren, die sich auf die Sperrschichttemperatur auswirken, sind der elektrische Strom und die Menge des Materials, das zur Wärmeabfuhr von der LED verwendet wird, der Kühlkörper. Sowohl LED-Leuchten als auch LED-Leuchtbänder benötigen Aluminium.
Ein Kühlelement ist in der Regel ein Material in oder um die Wärmequelle, häufig Metall, das kühlt, indem es die Wärme leitet und von den empfindlichen LED-Schaltkreisen abführt. Aluminium eignet sich hervorragend für diese Aufgabe.
Mit anderen Worten: Achten Sie immer darauf, dass die LED-Lampe, die Sie kaufen, schwer ist. Je wärmeleitender die Materialien sind, desto kühler ist der LED-Kreislauf und desto länger ist die Lebensdauer.
Die Auswirkungen von Hitze und Kälte auf LED-Leuchten
Die geringe thermische Belastung in einer kalten Umgebung belastet die Dioden und den Controller weniger. Studien haben gezeigt, dass die Degradationsrate von LED-Leuchten in kalten Umgebungen reduziert und die Lichtleistung verbessert wird. Umgekehrt verkürzt sich in heißen, feuchten Umgebungen die Lebensdauer der LED-Leuchten und die Lichtleistung sinkt.
"Die Ergebnisse zeigten, dass der dominierende Ausfallmodus das Versagen der Lötstellen war. Wenn die Delta-Temperatur anstieg, versagte das System in kürzerer Zeit und zeigte einen schnelleren Lumenverlust" - National Lighting Product Information
Die Forscher fanden heraus, dass eine längere Hitzeeinwirkung die Lebensdauer vieler LED-Leuchten erheblich verkürzen kann. Höhere Umgebungstemperaturen führen zu höheren Sperrschichttemperaturen, die die Degradationsrate der LED-Sperrschicht erhöhen können. Dies kann zu einem irreversiblen und schnelleren langfristigen Rückgang der LED-Lichtleistung führen als bei niedrigeren Temperaturen.
L70 Lebensdauertest
Der technische Begriff "Lumen Output Reduction" bezieht sich darauf, wie stark die Lichtstärke von LED-Lampen mit der Zeit abnimmt. Wenn die Lichtstärke 70% ihres ursprünglichen Wertes beträgt, wird die LED-Lampe in der Regel ersetzt. Dieser 70%ige Wert ist eigentlich der Standardbegriff in der Industrie - L70.
Die bereits erwähnten 77 Grad Celsius sind die am häufigsten verwendete Temperatur zur Messung des L70-Bogens einer Glühbirne.
Endlich
Eine anhaltende Exposition gegenüber hohen Temperaturen kann zu einem Verlust an Lichtstärke führen und damit die Lebensdauer der LED-Lampe verkürzen. Die meisten Experten sind sich einig, dass Hitze die größte Gefahr für LED-Lampen darstellt.
In kalten Umgebungen lohnt es sich, LED-Beleuchtungslösungen in Betracht zu ziehen, nicht nur aus Gründen der Energieeinsparung, sondern auch wegen der besseren Lichtausbeute und der überdurchschnittlich langen Lebensdauer. Diejenigen, die in heißen Umgebungen arbeiten, sollten dagegen lange und gründlich über das Wärmemanagement des Gebäudes nachdenken - wenn nicht wegen des Wohlbefindens der Menschen, was Grund genug sein sollte, dann wegen der wirtschaftlichen Vorteile der richtigen LED-Beleuchtung.
Experte für Led-Beleuchtung
LedStore ist seit 2010 ein Experte für Led-Beleuchtung. Wir haben unser eigenes Produktdesign, daher sind unsere Produkte technisch auf dem neuesten Stand.
Wir konzentrieren uns auf temperaturgeregelte Leuchten und Leuchten mit hoher Farbwiedergabe. Wir führen jährlich etwa 500 Beleuchtungsentwürfe für unsere Kunden durch.
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Referenzen: komplette Häuser, die fotografiert wurden
1. Miksi LED ei kestä kuumaa?
LED-Komponenten sind empfindlich gegenüber hohen Temperaturen, da übermäßige Hitze die internen Strukturen des LED-Chips zerstört. Im Gegensatz zu herkömmlichen Glühlampen können LEDs extremen Wärmebelastungen nicht standhalten, und eine Überhitzung führt zu einer Verringerung der Lichtleistung und einer erheblichen Verkürzung der Lebensdauer.
2. Miten korkealle nouseva käyttölämpötila vaikuttaa LED-valaisimen käyttöikään?
Je heißer die Bedingungen sind, denen eine LED-Leuchte ausgesetzt ist, desto schneller verschlechtert sich ihre Lichtleistung. Die internen Komponenten der LED verschleißen schneller, was die Helligkeit des Lichts verringert und sogar zu einer vorzeitigen Degradierung führen kann. Es ist daher wichtig, für eine angemessene Kühlung zu sorgen und die Installation von LED-Leuchten an zu heißen oder luftdichten Orten zu vermeiden.
3. Miten jäähdytys auttaa pitämään LEDit toimintakuntoisina?
Kühlelemente, wie z.B. Aluminiumrahmen und -lamellen, leiten die von der LED erzeugte Wärme effektiv an die Umgebung ab. Indem die Wärme über einen größeren Bereich verteilt wird, wird der LED-Kern nicht überhitzt. Dies sorgt für eine konstante Lichtleistung und verlängert die Lebensdauer der LED, da die Wärmebelastung gleichmäßig auf die Komponenten verteilt wird.
4. Miksi asennusolosuhteet ovat tärkeitä LEDin kestävyyden kannalta?
Die lange Lebensdauer und gute Leistung einer LED hängt stark vom Installationsort ab. Wenn sich die Leuchte in einem engen oder schlecht belüfteten Raum befindet, staut sich die Wärme um die LED. Infolgedessen überhitzt die LED und ihre Leistung verschlechtert sich. Wenn Sie die LED-Leuchte in einem geräumigeren Bereich installieren oder eine zusätzliche Kühlung verwenden, können Sie eine längere Lebensdauer gewährleisten.
5. Miten pidentää LED-valaisimen käyttöikää kuumissa olosuhteissa?
Wählen Sie eine qualitätsgekühlte LED-Leuchte mit angemessenen Kühlkörpern oder einem effizienten wärmeleitenden Gehäuse. Die Qualität der Stromversorgung und der richtige Installationsort sind ebenfalls entscheidend. Vermeiden Sie es, die Leuchte direkt in der Nähe von Wärmequellen zu installieren und sorgen Sie dafür, dass die Luft frei zirkulieren kann. Dadurch bleibt die LED-Leuchte kühler und kann länger effizient arbeiten.
