Uskokaa tai älkää, viileämpi ilma voi saada led valot palamaan kirkkaampana ja kestämään pidempään, kun taas ja vastaavasti kuuma ympäristö lyhentää ledin kestoa. Miksi led ei kestä kuumaa? Tässä artikkelissa tutustumme aiheeseen, miksi käyttöpaikan lämpötila vaikuttaa led valoihin.
Miksi led valot tykkäävät kylmästä?
Yleisesti ottaen korkeat lämpötilat vähentävät ledin kykyä tuottaa valoa. Lämpö yhdessä suuremman jännitteen kanssa lämmittää puolijohdetta. Mitä tehokkaampi led, sitä suurempi lämpökuorma ja sitä paremman jäähdytyksen led tarvitsee.
”In general, the cooler the environment, the higher an LED”™s light output will be. Higher temperatures generally reduce light output. In warmer environments and at higher currents, the temperature of the semiconducting element increases” –National Lighting Product Information Program
Mikä on ledin liitoslämpötila ja mitä merkitystä sillä on?
LED-sirun ja sen päällä olevan substraatin välisen liitoskohdan lämpötilaa kutsutaan liitoslämpötilaksi. Tässä liitoskohdassa on yleensä laitteen korkein lämpötila, joten se on sopiva arvo osoittamaan lämmöntuottokykyä. Alla olevassa kuvassa on kuvattuna led nauhan rakenne sivusta päin katsottaessa. Alimpana itse PCB-pohja johon ledit kiinnittyvät.
Nykypäivän led valaisimet on suunniteltu lämpöä johtavilla materiaaleilla, niin että lämpö siirtyy pois liitoskohdasta juotospisteeseen. Juotospiste on led paketin ja piirilevyn ja/tai erillisen jäähdytyselementin välisessä rajapinnassa. Sisäisten lämpöreittien tehokkuus näkyy ledin sisäisestä lämpövastuksesta. Mitä alhaisempi sisäinen lämpötila on, sitä laadukkaampi on led termisesti tarkasteltuna.
Liitoslämpötilan maksimiarvon määrittelee led piirin valmistaja ja tuotesuunnittelussa tuleekin ottaa huomioon led piirin tuottama lämpö ja sen pois johtaminen. Ledien rakenne vaihtelee suuresti, sillä ledillä voidaan toteuttaa monenlaisia valosovelluksia.
Mitä lämpö tekee led valoille?
Lämpötilalla on konkreettinen vaikutus led valon materiaaliin ja valotehoon. Jos jotain pitäisi sanoa lyhyesti, niin ledin lämpötila vaikuttaa suuresti sen käyttöikään ja valotehoon. Asiaa on tutkittu paljon. Esimerkiksi tässä tutkimuksessa tutkittiin eri materiaalien vaikutusta ledien lämmönjohtoon ja todistetiin kuumuuden vaikutus ledien kestävyyteen. Tässä lisäksi toinen asiaan paneutunut tutkimus.
Edulliset led valaisimet ovat usein muovia joka johtaa heikosti lämpöä pois. Sen vuoksi muoviset led valaisimet ovat harvoin kestäviä.
Led ei kestä kuumaa, kylmä on hyvä.
Led valot toimivat 100 prosentin teholla, kun liitoslämpötila – eli lämpötila led piirin sisällä, jossa sähköenergia kulkee läpi – on 77 celsiusastetta.
Kun lämpötila nousee noin 20 celsiusastetta, ledin laskennallinen käyttöikä puolittuu ja taas 20 astetta se puolittuu edellisestä.
Eli jos lähtöolettama on 77 astetta ja led kestää 50 000 tuntia, niin 97 astetta tarkoittaa 25 000 tuntia ja 117 astetta tarkoittaa enää 12 500 tuntia!
Tämän vuoksi 30g painava led polttimo ei kestä yhtä pitkään, kuin hyvin suunniteltu led valaisin, jossa on 200g alumiinia johtamassa lämpöä pois led piiriltä.
Led valaisimen ympäristön lämpötila vaikuttaa suoraan liitoslämpötilaan. Muita liitoslämpötilaan vaikuttavia asioita ovat sähkövirta ja ledin lämpöä poistavan materiaalin määrä eli jäähdytyselementti. Niin LED valaisimet kuin led valonauhatkin tarvitsetvat alumiinin.
Jäähdytyselementti on yleensä lämmönlähteessä tai sen ympärillä oleva materiaali, joka on usein metallia, joka jäähdyttää johtamalla ja vetämällä lämpöä pois herkistä led piireistä. Alumiini toimii tässä tehtävässä erinomaisesti.
Toisin sanoen: Pidä aina huolta että ostamasi led valaisin on painava. Mitä enemmän lämpöä johtavia materiaaleja, sitä viileämpi led piiri ja sitä pidempi käyttöikä.
Kuuman ja kylmän vaikutukset LED-valoihin
Kylmän ympäristön alhainen lämpörasitus rasittaa diodeja ja ohjainta vähemmän. Tutkimusten mukaan, kun led valot asennetaan kylmiin paikkoihin, niiden hajoamisnopeus pienenee ja valoteho paranee. Eli kääntäen kuumassa, kosteassa ympäristössä LED-valon käyttöikä lyhenee ja valoteho huononee.
”Results showed the dominant failure mode to be solder joint failure. When the delta temperature increased, the system failed in a shorter time and showed faster lumen depreciation” -National Lighting Product Information
Vapaasti suomennettuna tutkijat totesivat, että pitkäaikainen kuumuus voi lyhentää merkittävästi monien led valaisimien käyttöikää. Ympäristön korkeampi lämpötila johtaa korkeampiin liitoslämpötiloihin, mikä voi lisätä led liitoselementin hajoamisnopeutta. Tällöin ledin valoteho saattaa vähentyä pitkällä aikavälillä peruuttamattomasti ja nopeammin kuin alhaisemmissa lämpötiloissa.
L70 elinkaaritesti
Tekninen termi ”valovirran väheneminen”, tarkoittaa sitä kuinka paljon led valojen valoteho vähenee ajan kuluessa. Kun valoteho on 70 prosenttia alkuperäisestä arvosta, led lamppu yleensä vaihdetaan. Tämä 70 prosentin arvo on itse asiassa alan standardilyhenne – L70.
Aiemmin mainittu 77 celsiusastetta on yleisimmin käytetty lämpötila polttimon L70-elinkaaren mittaamiseen.
Lopuksi
Jatkuva altistuminen korkeille lämpötiloille voi edesauttaa valovoiman heikkenemistä ja siten alentaa LED-lampun käyttöikää. Useimmat asiantuntijat ovat useimmiten yhtä mieltä siitä, että lämpö on suurin uhka LED-valoille.
Kylmissä ympäristöissä kannattaa harkita led valaistusratkaisuja, ei pelkästään energiansäästösyistä, vaan paremman valotehon ja normaalia pidemmän käyttöiän vuoksi. Kuumissa ympäristöissä toimivien tulisi puolestaan miettiä pitkään ja hartaasti rakennuksen lämmönhallintaa – jos ei ihmisten hyvinvoinnin vuoksi, minkä pitäisi olla riittävä syy, niin asianmukaisen led valaistuksen taloudellisten hyötyjen vuoksi.
Led-valojen asiantuntija
LedStore on toiminut Led-valaistuksen asiantuntijana jo vuodesta 2010. Meillä on oma tuotesuunnittelu, joten tuotteet ovat teknisesti huippuluokkaa.
Keskitymme lämpötilasäädettäviin ja korkean värintoiston valaisimiin. Teemme vuodessa n. 500 valaistussuunnittelua asiakkaidemme kohteisiin.
Tarjoamme palvelun a mittatilaus led nauhoja, eli jokaiselle omien mittojen mukaan led valonauhoja profiilissa. Myös asennettuna.
Muista, että olemme aina valmiina tukemaan sinua matkan varrella sähköpostitse (myynti@ledstore.fi) ja puhelimitse (045 251 4510). Kuten aina, voit jakaa vapaasti sosiaalisessa mediassa kuvia omista projekteistasi #ledstorefi IG:ssä ja ledstore.fi FB:ssä. Rakastamme nähdä, miten hienoja juttuja LEDeillämme tehdään, ja se auttaa tarjoamaan inspiraatiota niille, jotka eivät ole varmoja LEDien tehosta ja mahtavuudesta. Tiesitkö, että meillä on jo yli 3500 kuvaa meidän ledeillä tehdyistä asennuksista Galleriassamme!
Led-valot Galleria:
Tuotegalleria: Kuvia tuotteista eri asennuspaikoissa
Epäsuora valo: Epäsuoraa valo eri tiloissa
Huonekohtainen: Valo eri huoneissa
Referenssit: Kokonaiset talot joita on ehditty kuvaamaan
