До какой температуры нагреваются светодиоды в подсветке телевизора

Содержание

Светодиоды — одни из самых энергоэффективных источников света. В среднем их светоотдача составляет 100 люмен на 1 ватт мощности, лидеры же по этому параметру светодиоды от компании CREE — порядка 160 лм/Вт, при этом ведутся разработки новых поколений LED-чипов со светоотдачей более 200 лм/Вт. Таким образом, каждое новое поколение светодиодов имеет больший КПД.

Несмотря на сказанное выше, основная проблема для светодиодных чипов – это перегрев. Перегрев происходит по причине того, что лишь треть от полученной энергии затрачивается на излучение света (в среднем, зависит от КПД конкретного чипа), остальное же рассеивается в виде тепла. Если сказать то же самое простыми словами, то распространенные китайские noname светодиоды типа emitter мощностью в 1 Ватт излучают в лучшем случае на 0.3 ватта, а 0.7 ватт уходит на нагрев.

Светодиоды типа Emitter

Почему перегрев опасен?

Прямое падение напряжения это такое напряжение которое прикладывается между анодом (+) и катодом (-) при нормальном паспортном токе. Но эта величина не постоянна. Для светодиодов характерен отрицательный температурный коэффициент напряжения (ТКН). Это значит, что при нагреве падение напряжения на светодиоде уменьшается. Это связано с тем, что в полупроводниках с ростом температуры количество носителей заряда увеличивается, как и сила тока (при одном и том же приложенном напряжении).

Обзор-тест по пайке светодиодов подсветки телевизора.

В зависимости от типа светодиода, полупроводника, который в нём используется и других факторов будет отличаться и тепловой коэффициент напряжения. Он измеряется в мВ/˚С и лежит в пределах единиц-десятков милливольт на градус, например, для светодиодов CREE MK-R он равен — 8 мВ/˚С , а у MK-R2 – -28 мВ/˚С.

Это значит, что у светодиода, у которого ТКН равен, например, 5мВ/˚С, то если при температуре в 25 ˚С прямое падение напряжение 3.3В, то при температуре в 75˚С оно уже будет 3.05В, к чему это приведет? Приведем два практических примера:

1. Если светодиод питается от источника тока (драйвера — https://zen.yandex.ru/media/lampexpert/kak-vybrat-draiver-dlia-svetodiodov-i-v-chem-otlichie-ot-bloka-pitaniia-dlia-svetodiodnyh-lent-5d72325778125e00af3125ca ) то драйвер просто понизит выходное напряжение и скомпенсирует изменение падения на светодиоде с ростом температуры и обеспечит стабильный ток и нормальный режим работы.

2. Если в светильнике или лампе используется балластный конденсатор в качестве источника питания или токоограничивающий резистор, то в результате снижения падения на светодиоде, через него потечет больший ток, что приведет к еще большему нагреву и как следствию еще большему увеличению тока. Этот процесс, подобный лавине, в итоге приведет к тому, что светодиод выйдет из строя. То же самое происходит и при повышении питающего напряжения, что особенно актуально в нашей электросети.

Следующее что происходит при нагреве – изменение светового потока. Рассмотрим график, на котором изображена зависимость относительной величины светового потока (в процентах) от температуры.

Секретный способ определения неисправных светодиодов в подсветке телевизора.

Источник: dzen.ru

О светодиодах и температуре.

В связи с заменой в 2020 году модельной линейки сигнальных ламп произведен подбор новых светодиодов. В сравнении участвовали светодиоды Osram, Samsung и Cree. И конечно, сравнивались также с уже используемыми LG Innotek и Honglitronic. Полностью сравнение не приведено, расскажем только о сделанных выводах и некоторых примерах.
Коротко о светодиодах Osram. На данный момент в лампах ДХО и ЗХ используем типоразмера 5630 типа GW JDSTS2.EM-H6H8-A333-1 взамен LG 6 поколения. Дают хорошую светоотдачу и малые тепловыделения. Но сам типоразмер морально и физически устарел. Решено заменить на 2835 Cree с еще большей светоотдачей.

Полный размер

Для примера показан нагрев лампы ДХО с 5630 Osram. Здесь и на следующих фото лампы 15 минут прогревались в закрытом объеме.

Полный размер

Также в двухцветных лампах пробовали использовать 3737 Osram типа GW PUSRA1.PM-N4N6-A333-1. Разницы с LG практически никакой, кроме необходимости переразводки плат под новый корпус. При посадке корпуса 3737 на футпринт 3535 приходится много вручную поправлять светодиоды.

Самсунги дешевле Cree, но параметры чуть похуже. Поскольку требуется максимально снизить выход тепла, выбраны вторые: 2835 JE2835AWT для белых ДХО и ЗХ, 3535 XTEAWT для двухцветных ламп, 3535 красные XPEBRD. Корпус у последних 3,45*3,45, поэтому без проблем встает на 3535.

Проверка оранжевых XPEBAM с треском провалилась. Да, цвет насыщенный и красивый, но, как и следовало ожидать, световой поток у них значительно ниже, чем у янтарных. И самое неприятное — это сильное снижение светового потока с увеличением температуры. Для двухцветных ламп ДХО-поворот это особенно критично, т.к. днем лампа постоянно разогрета. Особых ожиданий от проверки не было, но интересно было попробовать диоды Cree.

Как видно из графика, оранжевые светодиоды имеют самое крутое снижение яркости от температуры

Тест белых XTEAWT и оранжевых XPEBAM в двухцветных лампах

Порадовали красные Cree XPEBRD.

Слева Cree, справа Hongli.

Hongli неплохие диоды китайского производителя с очень малым процентом брака. Использовали их около двух лет. Но до Cree конечно по характеристикам немного не дотягивают.

И пара слов о температуре и сроке службы светодиодов.
Производитель приводит опорные значения характеристик при разных температурах эксплуатации, как правило, 25 и 85 градусов. Однако максимальная температура кристалла значительно больше. Например, у кристаллов на основе 3535 это 150 градусов. Естественно, что при работе на такой температуре кристалл долго не протянет. Вот тем кстати и отличаются поддельные китайские Cree в лампах c Алиэкспресса, этот параметр у них не дотягивает до сотни, а температура эксплуатации частенько выше.
Чем ниже температура эксплуатации светодиода, тем дольше он служит. Производители качественных светодиодов проводят различные тесты на срок службы. Наиболее известен IESNA LM-80. Measuring Lumen Maintenance of LED Light Sources (Измерение стабильности светового потока источников света на основе светодиодов), подготовлен IESNA в 2008 году. Впоследствии разработали более совершенные тесты, например, ТМ-21 (2011г.).

Еще по теме: Твои глаза как цветной телевизор

Суть результатов сводится к тому, за сколько часов при определенной температуре яркость светодиода снизится на определенный процент от исходного значения. Обычно это 70 и 50%. Зависимость сильно нелинейная и при высоких температурах часы работы снижаются на порядки.

Полный размер
Из отчета по тесту на 5630 LG

Несмотря на печальную падающую тенденцию, расстраиваться не стоит, если светодиоды работают при 100 градусах или около того. Рассмотрим гипотетическую ситуацию, когда нагрев лампы ДХО 110 градусов. Предположим, что автомобиль 8 часов ездит в сутки с включенными ДХО. Тогда через 25000/8/365=8,56 лет лампы ДХО станут светить в два раза тусклее.

В нашем обществе потребления к сожалению автомобили рассчитаны на меньший срок службы. Конечно, процесс плавный и незаметный и ДХО по яркости уже не будут проходить требования раньше, чем данный срок. Но и температура в лампе ДХО не превышает 80 градусов, а на кристалле на 10-15% больше, то есть меньше 92 гр. А это уже около 50000 часов ресурса (до снижения светового потока на 50%).

Полный размер

Наша страница на DRIVE2:

87 проверенных отзывов
9 декабря 2019
Поделиться:

Лампы дилас — годные лампы)

Я этта, извиняюсь, но у вас на фотографиях крайне странная картина.

1. Под углом термофотографировать белые платы (да и любые иные) в принципе очень странно и чревато огромными погрешностями.
2. На вашем фото даже по цвету видно, что разницы между темп чипов и радиатора почти нет, а это значит, что термосопротивление переходов (чип-подложка подложка-припой, припой-медь, медь-подложка и подложка-радиатор) у вас почти ноль. Но у вас оно огромное т.к. у ваа обычные MCPCB и сами чипы не сказать, что с низким термосополтивлением.
3. Замена чипов у вас эпическая: LG с термосопротивлением 3-4 вы заменили на Cree с термосопротивлением 20… то есть вы офигенно увеличили нагрев ваших светодиодов при прочих равных. То есть в итоге, если посчитать, там света будет меньше. В чем профит такого решения не понятно…

П.С.
Тест LM80 нагляднее смотреть иначе.
Они показывают деградацию светового потока от исходного через 10 тыс часов при определенной темп.
В вашем примере после 10тыс часов деградация 3%.
10тыс часов в реале это примерно 200тыс км пробега если среднюю скорость принять за 20кмч. Хотя в реальности по МСК средняя скорость у всех 30+ кмч.

ДиЛаС Автор Компания
Производство светодиодных автоламп и автоэлектроники

1. погрешность единицы процентов, судя по опытам замеров. В данном случае это несущественно. А так нагляднее фото.
2. в отличие от ваших ламп светодиоды распределены, а не концентрированы на конце радиатора. С такой компоновкой единичная мощность на светодиод небольшая, мощность ниже, потери на на переходах значительно меньше. Да и сами лампы небольшой мощности. На фото лампа мощностью 6Вт.
3. Вы невнимательно прочитали текст. Диоды 0,5-0,6Вт меняются на подобные, но в другом корпусе. Термосопротивление остались те же.

Ну, вероятно, есть какие-то секреты, но у вас горячая плата, а радиатор, который с ней соприкасается — холодный.
То есть либо у вас там адское термосопротивление, либо что-то не то с замерами.
Плюс у вас на фото ХОЛОДНЫЙ радиатор, а патрон, в который он вставлен — ГОРЯЧИЙ (снизу красное).
Как-то странно это все 🙂

Я не в плане критики, а в плане того, что, может, оборудование все же немного иное взять?
Flir есть, к примеру.

Компоновка, очевидно, на мощность не влияет — да, у вас «печет» с нескольких сторон, но это дает лишь немного более равномерный прогрев радиатора и все.
К тому же у нас термосопротивление чипов 4, у вас 30. У нас везде sinkpad с теплопроводностью 200+, у вас MCPCB с теплопроводностью 3-4.
Но речь не об этом.
Вы просто декларируете, что нужно снизить «выделение тепла» и ставите чипы с сопротивлением 20, хотя можно ставить чипы с сопротивлением 4.

Если вы посмотрите на ваши термофото, то у вас при чипе 54 градуса, радиатор в районе 35 градусов.
Это просто нереально, учитывая термосопротивление ваших светодиодов, подложки и конструктива в целом.

П.С.
Это СВЕТОдиоды.
«Диоды» это выпрямительные 🙂

ДиЛаС Автор Компания
Производство светодиодных автоламп и автоэлектроники

Радиатор горячий. Оборудование действительно надо бы поменять, согласен. Цифры показывает правильно, но палитра вызывает вопросы. А вот патрон реально теплее радиатора, правда не намного. Возможно, это связано с физикой теплопередачи разных материалов: алюминиевого радиатора и пластикового патрона.
Насчет технологий я согласен, штука хорошая и нужная в вашем случае, но, похоже, не до конца смог донести мысль о распределенной мощности и целесообразности применения более дорогих комплектующих. К примеру, имеем чип 2835 с 20гр/Вт. Пропускаемая мощность около 0,4Вт. Разница температур выходит около 8 градусов. У чипа 3535 с 4гр/Вт при мощности 3Вт будет 12 градусов.

Применение чипов 3535 и технологий теплоотвода целесообразно при высокой концентрированной мощности на 1-3 чипах, особенно, если это 5-10Вт чипы.
Чипы 3535 от LG тестировали еще несколько лет назад. При центральном размещении трех штук и выхода 7Вт ясное дело начинаем упираться в изолятор MCPCB. Вы наверняка видели концепцию наших ламп, белых и цветных. Цветные состоят из 6 светодиодов 3535. Но у цветных совсем другие условия работы, нежели у белых для ДХО.

Еще по теме: Как оформить телевизор в коридоре

Лампы ДХО с 3535 на тесте показали светоотдачу ниже, нагрев больше, если сравнивать с лампами на 15 светодиодах 5630 (на тот момент). Корейские чипы 5630 имели светоотдачу выше, чем 3535. И немаловажный критерий это цена. Все же 15 среднемощных чипов дешевле шести мощных. Но это так, производственная лирика, если вам интересно.

ПыСы
Припаивали выпрямительные мосты, не светятся. Думали в инфракрасном диапазоне возможно светят, раз черного цвета. А оно вон оно что! Спасибо, Сергей, просветили)) Тут вон даже авторитетные товарисчи из HPL www.drive2.ru/o/b/1462983/ кощунственно обзывают светодиоды «диодами», нам, неучам тем более еще учиться, учиться и учиться (с).

Теперь более-менее ясно )

Про авторитет не знаю, таких целей не было.

По ссылке пост 5 летней давности, все верно, тогда все только начиналось и сейчас коробит от той своей же лексики, но редактировать не хочу, пусть будет для истории.

И, в общем, да, на своем примере и призываю, учитывая, что вы не любители и вас читают.

П.С.
Можете прислать образцы, замеряем в световой сфере, благо она есть у меня.
Ради любопытства.
Ну не для паблика, захотите, сами потом выложите, ну или нет.

Сергей, привет. Не понял про:
«Проверка оранжевых XPEBAM с треском провалилась. Да, цвет насыщенный и красивый, но, как и следовало ожидать, световой поток у них значительно ниже, чем у янтарных.»
Ведь XPE B AM — это XPE 2 AMBER
amber — это ведь янтарь

Я тоже чего то не понял. 🙂

Ну так правильно, если использовать оранжевые чипы с белым кристаллом, так можно и всё янтарное обгадить. :-)))

ДиЛаС Автор Компания
Производство светодиодных автоламп и автоэлектроники

Привет. Конфликт терминологии. Да, XPEBAM называются у них amber — это оранжевые с напряжением 2В. А есть еще PC amber — тип XPEBPA — вот это трехвольтовые аналоги используемых сейчас в наших лампах корейских «amber», то есть это белые, а точнее ультра-синие с желтым светофильтром.

По итогу принято решение оставить «amber» LG, т.к. «PC amber» от Cree раза в 3 дороже и трудно доступны c примерно одинаковыми параметрами. А если сравнивать с оранжевыми (amber) Cree, то цена сопоставима, а характеристики гораздо хуже.

Сергей, я запутался окончательно. Который из нижеприведенных с треском провалил проверку:

XPEBAM-L1-R250-00901 (3,45×3,45 мм, XPE AMB, 130 град, Жёлтый, 80,6 лм, тип. ток 350 мА, при 25 C, макс. ток 1000 мА, 2,2 В)
или
XPEBPA-L1-0000-00A01(3,45×3,45 мм, PC Amber, 110 град, Яркий желтый, 87,4 лм, тип. ток 350 мА, при 25 C, макс. ток 1000 мА, 3,05 В) ?

Они про XPEBAM.
BPA это фосфорконверторные.

Источник: www.drive2.ru

До какой температуры нагреваются светодиоды в подсветке телевизора

Доброго времени суток. В сети так и не нашел однозначного описания сего процесса, статьи на этот счет выглядят как байки из склепа, или же чье-то ИМХО.

Опытным путем тестировал различные светодиоды 5730. Каждый сначала с одним резистором, затем со вторым. Первый резистор подбирал из расчета минимального указанного продавцом вольтажа, второй — из расчета максимального (подгонял под расчетные 100 мА). Что выявил?

А то, что свечение на глаз по интенсивности неразличимо — оба сопротивления гарантировали мне одинаковую на глаз яркость, вполне таки ощутимую. Независимо от цвета. Но вот при расчете на минимальный вольтаж светодиода (когда сопротивление больше) нагрев пальцами не ощущался даже после пары минут работы. Что же касается запуска на минимальном сопротивлении (и кстати на промежуточном тоже) — все как один начинали греться до температур, обжигающих пальцы.

Отсюда такие вопросы:
1) Как ощутимо не теряя яркости избежать ощутимого нагрева?
2) Почему при тех же тестах обычные 8мм светодиоды не греются даже за 10 минут?
3) Если есть какие-то содержательные статьи по профессиональной работе со светодиодами, буду рад ссылкам. Как раз такие, чтобы там затрагивалась температура (как причинная ее часть, так и следствия).

Добавлено: Ср ноя 16, 2016 21:56:19

Чтобы не перегревать светодиоды нужно:
1. Не ганять на максимальном токе.
2. Теплоотвод должен иметь запас рассеиваемой площади.
3. Помнить, что после 80% (у некоторых после 50%) от максимального тока больше прирост тепла чем света.
4. Юзать люксметр.
5. Не забывать про термопасту, теплопроводящий клей.
6. Для каждого типа корпуса есть граничная габаритная мощность.
7. Лучше напихать больше светодиодов, чтобы получить туже силу света, уменьшив ток.

По поводу почитать про светики, ищите инфу от CREE, Edison Opto, Lustrous Corp. и т.д., а чаще всего все шикарно разжевано в даташитах на светодиоды.
Еще можно фонаревку почитать, там люди светики обсуждают часто.
И главное помнить, что у большинства китайских светиков, кристалл нельзя греть выше 50-60 градусов, иначе быстрая деградация люминофора, греем дальше — тепловая деградация кристалла, еще дальше — необратимый тепловой пробой.

Добавлено: Ср ноя 16, 2016 22:53:08

Спасибо!
А раз уж речь зашла о люксометре, то такой вопрос. Освещенность стен комнаты при одинаковых показателях люксометра будет одинакова? Если испытуемые все четко одного цвета (белого холодного, например).

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Еще по теме: Кто изобрел цветной телевизор армянин

Добавлено: Ср ноя 16, 2016 23:28:30

По люксметру — да, при условии, что расстояние от источника света и его положение относительно люксметра неизменно. А вот от цветовой температуры белого светодиода, индекса цветопередачи (CRI) или длинны волны обычного цветного светодиода, человеку будет впечатление, что по разному.
Кстати белый холодный не очень хорошая цветовая температура для использовании в бытовом освещении, я имею ввиду выше 5800К, а откровенная синева после 7000К, это вообще пипец.

В номенклатуре продукции MEAN WELL в Компэл можно легко найти требуемую модель стандартного источника питания практически для всех отраслей применения. Рассмотрим преимущества, эксплуатационные характеристики, схемотехнику и конструктивные решения трех наиболее характерных представителей класса источников питания в открытом исполнении семейств EPS, EPP и RPS, которые могут использоваться для индустриальных устройств.

Добавлено: Чт ноя 17, 2016 00:52:03
LastHopeMan писал(а):

Но вот при расчете на минимальный вольтаж светодиода (когда сопротивление больше) нагрев пальцами не ощущался даже после пары минут работы. Что же касается запуска на минимальном сопротивлении (и кстати на промежуточном тоже) — все как один начинали греться до температур, обжигающих пальцы.

Как уже неоднократно говорилось светодиоды имеют очень крутую вольтамперную характеристику. Даже при незначительном изменении напряжения через диод ток может меняться на порядок.

А грееться светодиод должен. Только около 20% вдуваемой в него мощности уходит на световое излучение, остальные 80% идут на нагрев.

smd светодиоды рассчитаны на поверхностный монтаж и не рассчитаны на работу без радиатора. Даже при очень малой подаваемой мощности на диод светодиод может быть горячим. Ведь температура объекта зависит не только от выделяемой на нем мощности, а и от площади объекта.

_________________
Философская мудрость века настоящего, становится всеобщим здравым смыслом века последующего.

Компания MEAN WELL разработала две серии монтируемых на шасси DC/DC-преобразователей со сверхшироким входным диапазоном 250…1500 В (6:1) мощностью 150 и 300 Вт (RSDH-150; RSDH-300). Изделия могут эксплуатироваться при температурах -40…80°С. Все модели имеют конвекционное охлаждение (без вентилятора) и выдерживают Uвх. до 1700 В, а также обладают комплексом защитных мер от КЗ, перегрузки, превышения Uвых. и др. Преобразователи RSDH-150/300 могут применяться в возобновляемой энергетике, фотоэлектрических системах и зарядных станциях.

Добавлено: Чт ноя 17, 2016 01:58:23

А если уж мне необходимо не конкретные значения получать по освещенности, а относительные, то можно ли обойтись для получения сравнительных величин фоторезистором? Я понимаю, что зависимость сопротивления от освещения там нелинейна, но меня сам факт интересует: можно ли.

Просто под рукой люксометра нет, а фоторезисторов навалом всяких разных. Я бы тогда опытным путем нашел оптимальное значение между температурой и светом, хотябы на глаз. Нужно достигнуть такого нагрева, который без всяких теплоотводов не будет обжигать ни поверхность, ни руки.

Добавлено: Чт ноя 17, 2016 07:12:18

Как по мне, так лучший люксметр это глаз, тем более что нужна относительная оценка яркости (т. е. субъективная). Я выбираю минимальный ток и, увеличивая, слежу за освещенностью (лучше по отражению на листе бумаги). Как только яркость перестает заметно увеличиваться, это значение тока и беру за основу. Как правило этот ток не на много больше минимального.
Жертвую большими люксами в пользу меньшего тока и удобства.

_________________
Не мешайте мешать!
С.» Ну почему Господь так долго не протянет нам руку помощи? И самое страшное: может быть он протягивает, но мы всё дольше и дольше этого не замечаем?»

Добавлено: Чт ноя 17, 2016 09:30:22

Я думаю, чем колупаться с фоторезисторами, проще собрать схемку на модуле GY-302, МК, ЖК дисплее, и забыть про эту проблему раз и навсегда, плюс практика и будет нормальный приборчик.
А так полностью согласен с Vasilii, что глазами тож можно, но если проделывать операцию несколько раз подряд, то глаз привыкает к яркому свету и он кажется тусклым потом.
По поводу SMD, то ганять их более 70% мощи, я не вижу смысла вообще, но это лично мое мнение, так что, кто как хочет так и .

Добавлено: Чт ноя 17, 2016 11:53:55

Спасибо, господа коты, за ответы. Это помогло сделать выводы.

Что же касается глаз, то к великому сожалению, они уже не те, чтобы ими мерить разницу.

Добавлено: Чт ноя 17, 2016 14:07:13

Но я-же вижу разницу, хотя зрение тоже уже не то! Вас ведь никто не заставляет смотреть целую смену- один раз при настройке, потом по тестеру. Да и смотреть можно, правда через увиолевый светофильтр (как у сварщиков).

Добавлено: Чт ноя 17, 2016 14:08:55
LastHopeMan писал(а):

Доброго времени суток. В сети так и не нашел однозначного описания сего процесса, статьи на этот счет выглядят как байки из склепа, или же чье-то ИМХО.
.
Отсюда такие вопросы:
1) Как ощутимо не теряя яркости избежать ощутимого нагрева?
2) Почему при тех же тестах обычные 8мм светодиоды не греются даже за 10 минут?
3) Если есть какие-то содержательные статьи по профессиональной работе со светодиодами, буду рад ссылкам. Как раз такие, чтобы там затрагивалась температура (как причинная ее часть, так и следствия).

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 23

Источник: www.radiokot.ru