Fakty o životnosti LED 5. -riadenie tepla a rozprávka o LED pásiku

Autor: Branislav Živica | 23.10.2011 o 8:39 | (upravené 23.10.2011 o 8:54) Karma článku: 12,33 | Prečítané:  7203x

  Tepelný management je pre životnosť LED absolútne zásadná záležitosť, pre konštruktéra výrobku s LED často príčina bezsenných nocí. Tepelný management je často to, čo oddeľuje zrno od pliev, teda skutočné LED výrobky na svietenie, od hračiek predávaných ako LED výrobky na svietenie. Na tepelnom managemente je zákerné to, že ak sa naň výrobca vykašľal, prejaví sa to až po povedzme dvoch a viac tisíc hodinách svietenia, čo je často až po uplynutí záručnej doby. A to aj keď boli použité tie najznačkovejšie LED !  

 

Tepelný management  jednou vetou je, keď zabezpečujeme maximálnu životnosť LED tým, že sa snažíme dosiahnuť jej minimálnu prevádzkovú teplotu.

 

Aj keď niektorí „odborní" predajcovia stále tvrdia, že LED nehrejú, tak pravda je presne opačná, teda že LED pri prevádzke hrejú viac, než je zdravé. Toto teplo ale nie je vyžiarené do vzduchu v podobe tepelného žiarenia, ako u žiarovky, ale je rozptyľované v puzdre LED, čím toto teplo LED zároveň ničí. Aby tú LED  toto teplo neničilo, potrebujeme pridať k LED chladič, ktorý to teplo z puzdra LED prevezme a LED tak bude chladnejšia a môže potom fungovať aj 100.000 hod. Kontakt medzi LED a chladičom musí byť perfektne teplovodivý. Problém chladenia LED začína byť aktuálny už pri 0,5W LED-kách, pri 1W je už chladenie nutnosť, pri vyšších výkonoch absolútne bezpodmienečná nutnosť. V dnes predávaných LED pásoch sú už LED bežne s výkonom okolo 0,5 W, teda by sa mala venovať odborná pozornosť ich tepelnému managementu. Mala.

 

Príklad na vysvetlenie tepelného managementu, alebo rozprávka o vysokosvietivom, dlhosvietivom a navyše ešte aj lacnom LED pásiku.:

 

Asi najobľúbenejší LED produkt dneška a hlavne u  nás sú rôzne ohybné lepiace LED pásiky. Väčšinou sú jednoduché (až moc) a lacné. Rozprávka začína. Pásiky sa ľahko montujú lepidlom, ktoré je z výroby priamo na pásiku (ich jediná reálna výhoda). Predavač Vám namerá požadovanú dĺžku a odstrihne ju tak, ako v galantérke ozdobnú lemovku. K tomu Vám ešte poradí prikúpiť chladič, teda taký tenký hliníkový profilček, do ktorého ten pásik vlepíte, aby ste sa hrali, že ho akože chladíte.

 

Dnes sa bežne  hovorí o svetelnom toku 1500 lm na 1 m pásika, čo je svetlo asi ako mala 100 W žiarovka, videl som už aj 2000, 3000 lm, pri príkone šialených 60 W/m, a podobne. Tieto čísla v kombinácii s nízkou cenou berú dych. Spotrebiteľ prepadne lichej predstave, že kúpi 3 m takéhoto pásika a osvetlí perfektne celú izbu s  50 W a má pri investícii 80 € na roky vystaráno. Ale nemá. Jednak údaje o vysokom svetelnom toku bývajú pri LED pásoch veľmi výrazne nadhodnotené, bežne aj o 100 %. Za druhé, po pár málo tisíc hodinách, alebo aj málo sto hodinách, nadšený spotrebiteľ začne pozorovať viditeľný úbytok svetla a po takých možno len 2 - 5.000 hod bude musieť celý ten LED zázrak vyhodiť. V čom je problém ?

Ohybný LED pásik má  totiž základ vyrobený z plastu, teda typického tepelného nevodiča. Navyše, lepidlo pásika je síce teplu odolné, ako dodávatelia radi zdôrazňujú, ale nie je  t e p l o v o d i v é ! Či je niečo teplu odolné, alebo teplovodivé je fatálny rozdiel. Samozrejme, existujú aj teplovodivé lepiace pásky, cenovo sú však LED pásiky s týmto lepidlom niekde úplne inde.

 

Položme si otázku, kam sa v prípade výkonného lepiaceho pásika podeje teplo z LED? No predsa nikam, nemá kam, veď medzi chladičom a LED máte  tepelný nevodič v podobe lepidla a plastu! Z drvivej väčšiny teda teplo ostane tam, kde vzniklo, teda v LED a bude ich ničiť. Čím je pásik výkonnejší, tým bude toto sebaničenie rýchlejšie a úbytok svetla rýchlejší a zreteľnejší.  Áno, hliníkový profil na ktorom sú LED nalepné na omak bude teplý, teda nejaké to teplo bude z LED odvedené. To, že profil pohltil n e j a k é teplo ale ešte neznamená, že ho pohltil d o s t a t o č n e veľa na to, aby LED fungovali 30.000 hod. a viac. Je totižto sakramentský rozdiel, či prevádzkujete výkonné LED pri 130°C alebo pri 85°C. Ten sakramentský rozdiel je v desiatkach tisíc hodín prevádzkovej doby, čo je už dosť zaujímavý rozdiel asi pre každého.

 

K problému s teplom v LED na ohybnom plastovom pásiku sa ešte pridružuje problém s tým samotným pásikom, resp. vodičmi, ktoré sú na tomto pásiku vyrobené. Tieto spoje sú veľmi často poddimenzované a preto sa prechodom prúdu a teplom z LED a z rezistorov prehrievajú, čím sa  ničia a to už v horizonte stovák hodín, čiže veľmi rýchlo. Ničenie sa prejaví v odlepení vodiča z plasového podkladu a jeho následnom prerušení.

Samostatnou kapitolu sú zaliate pásiky, tzv. vodeodolné. Zaliatie ešte viac znemožňuje odvod tepla z pásika a prehrievanie spojov a sebaničenie pásika je tak výrazne urýchlené. Navyše slnko ničí ešte aj to zaliatie, ktoré potom praská a vodeodolnosť je v ťahu.

 

Rozprávke je koniec. Lepiace pásiky s príkonmi cca pod 10 W/m pri 12V napájaní sú skvelá vec na príležitostné dekoračné a efektové osvetlenie. Lacné ohybné LED pásiky s obrovskými príkonmi by sa mali predávať v party shopoch medzi konfetami a umelými výkalmi, určite by sa nemali predávať na riešenie  celkového dlhodobého osvetlenia.

 

Naozajstné LED pásy na výkonné celkové osvetlenie sú vyrobené nie z plastu, ale z hliníka, ak sú prilepené na chladič, tak jedine teplovodivým  lepidlom, chladič nie je tenkostenná lištička, ale riadny kusisko kovu. Napájanie nie je napäťové, ale prúdové. Pod 100 € / m sa pri realizácii dostanete len mierne a ťažko, výsledok je ale naozajstné osvetlenie s možnosťou reálne využiť všetky výhody LED.

 

Ešte jeden krátky, ale zato vtipný príklad z praxe:

 

Kúpil som raz žiarovku za 4 USD, akože náhradu 20 W halogénky, tu sa to vtedy predávalo tak za 15 €. Svietila rovných 20 minút. Napísal som o tom výrobcovi. Ten dobrák na opačnej strane mailu a zemegule ma vysmial s tým, že som pripojil 12 V žiarovku do 230 V siete. Nepripojil, lebo to by žiarovka svietila tak 20 mikrosekúnd a nie 20 minút. Po rozobratí žiarovky to bolo jasné: výrobca namiesto teplovodivého lepidla použil teplovodivú pastu, tá po zahriatí logicky zmäkla, LED vlastnou váhou z chladiča odpadla a uškvarila sa vlastným teplom. Celé ma to vyšlo menej, ako lístok do kina a že som sa nasmial !

 

V nasledujúcej, záverečnej časti seriálu ozrejmím, ako sa vlastne získavajú údaje o životnosti LED.

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

DOMOV

Minúta po minúte: Fico zostáva lídrom Smeru, delegáti podporili aj Kaliňáka

Premiér Fico a minister vnútra kritizovali na sneme aj médiá.

DOMOV

Odhalila kauzu predsedníctva. Odkiaľ prišla Zuzana Hlávková?

Gymnázium, ktoré navštevovala, jej plánuje vyjadriť verejnú podporu.

KULTÚRA

Milan Lasica: Už nemôžem umrieť predčasne

Keby som mohol, správal by som sa úplne inak, tvrdí.


Už ste čítali?