Croyez-le ou non, un air plus frais permet aux LED de brûler plus intensément et de durer plus longtemps, tandis qu'un environnement aussi chaud raccourcit la durée de vie des LED. Pourquoi une LED ne résiste-t-elle pas à la chaleur ? Dans cet article, nous allons examiner les raisons pour lesquelles la température du lieu d'utilisation affecte les lampes LED.
Pourquoi les lampes LED aiment-elles le froid ?
En général, les températures élevées réduisent la capacité de la DEL à produire de la lumière. La chaleur, combinée à une tension plus élevée, chauffe le semi-conducteur. Plus la LED est puissante, plus la charge thermique est importante et plus le refroidissement de la LED doit être efficace.
"En général, plus l'environnement est froid, plus le rendement lumineux d'une LED sera élevé. Des températures plus élevées réduisent généralement le rendement lumineux. Dans des environnements plus chauds et à des courants plus élevés, la température de l'élément semi-conducteur augmente"- Programme national d'information sur les produits d'éclairage.
Qu'est-ce que la température de jonction d'une DEL et qu'est-ce que cela signifie ?
La température de la jonction entre la puce LED et le substrat qui la recouvre est appelée température de jonction. Cette jonction a généralement la température la plus élevée du dispositif, c'est donc une valeur appropriée pour indiquer la capacité de dissipation de la chaleur. La figure ci-dessous montre la structure de la bande LED vue de côté. En bas se trouve la base du circuit imprimé, sur laquelle sont fixées les DEL.
Les luminaires à LED d'aujourd'hui sont conçus avec des matériaux thermoconducteurs, de sorte que la chaleur est transférée de la jonction au point de soudure. Le point de soudure se situe à l'interface entre le boîtier de la LED et le circuit imprimé et/ou un dissipateur thermique séparé. L'efficacité des voies thermiques internes se reflète dans la résistance thermique interne de la DEL. Plus la température interne est basse, plus la qualité de la DEL est élevée d'un point de vue thermique.
La température de jonction maximale est fixée par le fabricant du circuit LED et la conception du produit doit tenir compte de la chaleur générée par le circuit LED et de sa dissipation. La conception des DEL varie considérablement, car les DEL peuvent être utilisées pour un large éventail d'applications d'éclairage.
Quels sont les effets de la chaleur sur les lampes LED ?
La température a un effet tangible sur le matériau et l'intensité lumineuse de la lumière LED. En bref, la température d'une LED a un impact majeur sur sa durée de vie et son rendement lumineux. De nombreuses recherches ont été menées à ce sujet. Par exemple, cette étude a examiné l'effet de différents matériaux sur la conductivité thermique des DEL et a prouvé l'effet de la chaleur sur la durabilité des DEL. Voici une autre étude qui se penche sur la question.
Les lampes LED bon marché sont souvent fabriquées en plastique, un matériau qui évacue mal la chaleur. Par conséquent, les lampes à DEL en plastique sont rarement durables.
Led ne supporte pas la chaleur, le froid est bon
Les lampes LED fonctionnent à 100 % lorsque la température de jonction - la température à l'intérieur du circuit LED où l'énergie électrique passe - est de 77 degrés Celsius.
Lorsque la température augmente d'environ 20 degrés Celsius, la durée de vie calculée de la DEL est divisée par deux, et de nouveau à 20 degrés.
Ainsi, si l'hypothèse de départ est de 77 degrés et que la led dure 50 000 heures, 97 degrés signifie 25 000 heures et 117 degrés signifie seulement 12 500 heures !
C'est pourquoi une ampoule LED de 30 g ne durera pas aussi longtemps qu'une lampe LED bien conçue avec 200 g d'aluminium conduisant la chaleur loin de la puce LED.
La température ambiante du luminaire à LED affecte directement la température de jonction. Les autres facteurs qui influencent la température de jonction sont le courant électrique et la quantité de matériau qui élimine la chaleur de la LED, le dissipateur thermique. Les luminaires à LED et les bandes lumineuses à LED ont besoin d'aluminium.
Un élément de refroidissement est généralement un matériau situé à l'intérieur ou autour de la source de chaleur, souvent du métal, qui refroidit en conduisant et en évacuant la chaleur des circuits sensibles des LED. L'aluminium excelle dans cette tâche.
En d'autres termes : Assurez-vous toujours que la lampe LED que vous achetez est lourde. Plus les matériaux sont thermoconducteurs, plus le circuit LED est froid et plus sa durée de vie est longue.
Les effets du chaud et du froid sur les lampes LED
Le faible stress thermique d'un environnement froid soumet les diodes et le contrôleur à des contraintes moindres. Des études ont montré que lorsque les lampes LED sont installées dans des endroits froids, leur taux de dégradation est réduit et le rendement lumineux est amélioré. Inversement, dans des environnements chauds et humides, la durée de vie des lampes à DEL est réduite et le rendement lumineux diminue.
"Les résultats ont montré que le mode de défaillance dominant était la défaillance du joint de soudure. Lorsque la température delta augmentait, le système tombait en panne plus rapidement et montrait une dépréciation plus rapide des lumens" -National Lighting Product Information
Les chercheurs ont constaté qu'une exposition prolongée à la chaleur peut réduire considérablement la durée de vie de nombreux luminaires à LED. Des températures ambiantes plus élevées entraînent des températures de jonction plus élevées, ce qui peut augmenter le taux de dégradation de la jonction des LED. Cela peut entraîner une réduction irréversible et plus rapide du rendement lumineux des LED à long terme qu'à des températures plus basses.
Essai du cycle de vie L70
Le terme technique "réduction du flux lumineux" fait référence à la diminution de l'intensité lumineuse des lampes LED au fil du temps. Lorsque l'intensité lumineuse est égale à 70 % de sa valeur d'origine, la lampe LED est généralement remplacée. Cette valeur de 70 % est en fait le terme standard de l'industrie - L70.
La température de 77 degrés Celsius mentionnée précédemment est la température la plus couramment utilisée pour mesurer l'arc L70 d'une ampoule.
Enfin
Une exposition continue à des températures élevées peut contribuer à une perte d'intensité lumineuse et donc réduire la durée de vie de la lampe LED. La plupart des experts s'accordent à dire que la chaleur est la plus grande menace pour les lampes LED.
Dans les environnements froids, il vaut la peine d'envisager des solutions d'éclairage LED, non seulement pour des raisons d'économie d'énergie, mais aussi pour un meilleur rendement lumineux et une durée de vie plus longue que la normale. Ceux qui travaillent dans des environnements chauds, en revanche, devraient réfléchir longuement à la gestion thermique du bâtiment - si ce n'est pour le bien-être des personnes, qui devrait être une raison suffisante, alors pour les avantages économiques d'un éclairage LED approprié.
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1. Miksi LED ei kestä kuumaa?
Les composants des LED sont sensibles aux températures élevées, car la chaleur excessive dégrade les structures internes de la puce LED. Contrairement aux lampes à incandescence traditionnelles, les LED ne peuvent pas supporter des charges thermiques extrêmes, et la surchauffe entraîne une réduction du rendement lumineux et une diminution significative de la durée de vie.
2. Miten korkealle nouseva käyttölämpötila vaikuttaa LED-valaisimen käyttöikään?
Plus les conditions d'exposition d'un luminaire à LED sont chaudes, plus son rendement lumineux se dégrade rapidement. Les composants internes de la LED s'usent plus rapidement, ce qui réduit la luminosité de la lumière et peut même entraîner une dégradation prématurée. Il est donc important d'assurer un refroidissement adéquat et d'éviter d'installer des luminaires à LED dans des endroits trop chauds ou trop étanches.
3. Miten jäähdytys auttaa pitämään LEDit toimintakuntoisina?
Les éléments de refroidissement, tels que les cadres et les ailettes en aluminium, évacuent efficacement la chaleur générée par la LED dans l'environnement. En répartissant la chaleur sur une zone plus large, le cœur de la LED ne surchauffe pas. Cela permet de maintenir un rendement lumineux constant et de prolonger la durée de vie de la LED, car la charge thermique est répartie uniformément entre les composants.
4. Miksi asennusolosuhteet ovat tärkeitä LEDin kestävyyden kannalta?
La longue durée de vie et les bonnes performances d'une LED dépendent beaucoup du lieu d'installation. Si le luminaire se trouve dans un espace confiné ou mal ventilé, la chaleur s'accumule autour de la LED. Par conséquent, la LED surchauffe et ses performances se détériorent. En installant le luminaire à LED dans un espace plus spacieux ou en utilisant un système de refroidissement supplémentaire, vous lui assurerez une durée de vie plus longue.
5. Miten pidentää LED-valaisimen käyttöikää kuumissa olosuhteissa?
Choisissez un luminaire à LED refroidi par un système de qualité, doté de dissipateurs thermiques adéquats ou d'un corps conducteur de chaleur efficace. La qualité de l'alimentation électrique et le bon emplacement d'installation sont également essentiels. Évitez d'installer le luminaire directement à proximité de sources de chaleur et veillez à ce que l'air puisse circuler librement. Le luminaire à LED restera ainsi plus frais et fonctionnera plus longtemps de manière efficace.
