Почему греется светодиодная лента: основные причины и способы устранения

Для ламп накаливания или галогенок нагрев является нормальным явлением и всегда сопутствует работе приборов. Светодиодам перегрев категорически противопоказан, но в некоторых пределах они тоже выделяют тепло. Если греется светодиодная лента, у владельцев возникает масса вопросов — насколько это допустимо и в каких пределах такой нагрев считается нормой. Беспокойство понятное и правильное — своевременно внесенные исправления позволяют сохранить подсветку в рабочем состоянии. Рассмотрим этот вопрос подробно.

Насколько сильно может греться светодиодная лента

Конструкция LED приборов принципиально отличается от устройства традиционных источников света. КПД современного светодиода значительно выше, чем у всех альтернативных вариантов и доходит до 60 %. Это означает, что как минимум 40 % потребляемой энергии уходит в образование тепла. Поэтому любой LED элемент нагревается, и его рабочая температура определяется мощностью, размерами и прочими факторами.

Максимальным значением для большинства светодиодов является нагрев в 60°. Если лента греется до 70°, ситуация считается критической и требует немедленного вмешательства. Когда речь идет о маломощных элементах, нагрев несколько меньше, но предельное значение остается тем же. Для защиты используется система охлаждения, радиаторы или теплоотводящая подложка.

Нормальная температура работающей светодиодной ленты составляет 40-45°. На ощупь это ощущается как слегка теплая поверхность. Такой тепловой режим обеспечивается двумя факторами:

• количество и условия свечения светодиодов рассчитаны, элементы работают в оптимальном режиме;
• основа светодиодной ленты является эффективным радиатором и забирает в себя большую часть выделяемой тепловой энергии.

Если лента греется сильнее и кажется горячей, следует отключить ее и определить, почему это происходит. Необходимо решить вопрос как можно быстрее, поскольку даже кратковременный перегрев отрицательно воздействует на срок эксплуатации изделия.

Читайте также  Как устроен и работает светодиод

Причины нагревания светодиодной ленты

Для того, чтобы разобраться, почему светодиодная лента греется, надо рассмотреть условия ее работы, способ подключения и прочие факторы воздействия. Прежде всего, необходимо изучить паспортные данные и выяснить рабочую температуру изделия. Есть светодиоды, которые во время работы греются до 100° и больше, это нормально и является особенностью конструкции. Однако, такие элементы редко устанавливаются на светодиодные ленты. Как правило, они рассчитаны на эксплуатацию в сложных условиях, когда излишки тепла рассеиваются в холодное окружающее пространство. Есть и другие факторы, о которых следует поговорить особо.

Качество

Количество светодиодных лент на рынке огромно. Постоянно появляются новые производители, не отстают и промышленные гиганты. Чем известнее и популярнее бренд, тем больше подделок из стран Юго-Восточной Азии. Они не соответствуют заявленным параметрам практически по всем пунктам, и основным следствием этого является чрезмерный нагрев. Избежать таких ошибок можно, если при покупке не стесняться спрашивать у продавца необходимые сертификаты.

Интересно! Продукция известных фирм всегда имеет все сопутствующие документы, сотрудники магазинов предоставляют их по первому требованию. Если возникают какие-либо проблемы, лучше поискать в другом магазине.

Перегруз

Многие пользователи приобретают недорогие изделия от неизвестных производителей. Такая продукция редко соответствует заявленным на упаковке параметрам. В частности, у большинства таких лент чрезмерно завышена мощность. Это делается для того, чтобы использовать меньшее количество LED элементов и получить такую же яркость, как у нормальных изделий. При подаче питания светодиоды начинают получать слишком высокое напряжение, следствием чего становиться избыточный нагрев. Проще говоря, лишний вольтаж превращается в тепло. Решением проблемы станет либо установка дополнительных элементов, либо использование понижающего резистора.

Другие

Светодиодная лента нередко греется и по другим причинам:

1. Иногда причиной перегрева становится использование герметичных светодиодных лент со степенью защиты IP67 в теплых жилых помещениях. Элементы находятся внутри силиконовой трубки, которая не позволяет излишкам тепла выводиться наружу. Возникает эффект термоса, светодиоды нагреваются и начинают в усиленном порядке деградировать.
2. Нередко причиной излишнего нагрева становится слишком плотный монтаж. Ленту прикрепляют так, что большое количество элементов оказываются сосредоточены в одном месте — наматывают на трубу, укладывают полосы и т.п. Теплоотведение в таких условиях затрудняется, и лента начинает перегреваться.
3. Перегревается не только лента, но и блок питания (драйвер). Это происходит при отсутствии некоторого запаса мощности источника. Со временем его характеристики снижаются, он начинает работать с перегрузкой и сильно греться. Решением проблемы станет замена драйвера на более мощный прибор.

Читайте также  Определяем мощность светодиодной ленты

Полезные советы

Для того, чтобы избежать перегрева, следует знать возможные причины и исключить их еще на стадии приобретения светодиодной ленты. Необходимо учитывать важные моменты:

• для работы в помещениях не следует использовать ленты с уровнем защиты от IP65 и выше;
• монтаж производить с использованием теплоотводящих оснований. Рекомендуется применять специальный алюминиевый профиль;
• существуют специальные разновидности лент, оснащенные подложкой увеличенной толщины. Она эффективно отводит тепло, но менее гибкая и эластичная. При возможности следует выбирать такие изделия;
• не следует покупать продукцию неизвестных производителей сомнительного качества.

Следование этим советам позволит снизить риск нарушения режима работы светодиодных лент.

Основные выводы

Любая светодиодная лента греется во время работы. Нормальным показателем считается 45°, но превышение этого значения чаще всего свидетельствует о нарушении режима работы. Распространенные причины:

• несоответствие параметров источника питания и светодиодной ленты;
• ошибки, допущенные при установке;
• использование закрытых лент в теплых помещениях;
• низкое качество подсветки.

Решением проблемы является исключение причины перегрева. Если ее обнаружить не удается, приходится полностью менять подсветку, предварительно проанализировав условия и режим ее работы. Свои способы решения вопроса излагайте в комментариях.

Во время покупки светодиодной ленты редко кто задумывается о том, насколько сильно она будет греться во время работы. В основном определяющими факторами при выборе являются: цена, цвет свечения, длина, мощность и степень защиты от влаги и пыли. Покупатель забывает о нагреве и клеит светодиодную ленту на неподготовленное основание. Почему? Ответ на этот и многие другие вопросы можно найти в данной статье.

Светодиодные ленты и их нагрев

С момента массового появления первых светодиодных лент на чипах типа SMD 3528 и SMD 5050 прошло около 10 лет. За это время ученым удалось увеличить световую отдачу кристалла в несколько раз, сохранив при этом миниатюрные размеры светодиода. Так появились высокоэффективные светоизлучающие диоды SMD 3014, SMD 2835, SMD 5730 и их производные, которые сегодня успешно применяются в производстве светодиодных лент.

Ниже приведена мощность рассеивания наиболее известных типов SMD светодиодов белого свечения, используемых в светодиодных лентах:

• SMD 3528 – до 100 мВт;
• SMD 5050 – 300 мВт;
• SMD 3020 – 100 мВт;
• SMD 3014 – 150 мВт;
• SMD 2835 – 500 мВт;
• SMD 5630 – 500 мВт;
• SMD 5730-1 – 1000 мВт.

Отсюда видно, что мощность некоторых светодиодов выросла в несколько раз по сравнению с первопроходцем SMD 3528, что наглядно доказывает необходимость монтажа на теплопроводящую поверхность.

Советы будущим покупателям

Мощность рассеивания – это не единственный фактор, от которого зависит то, насколько сильно греется светодиодная лента во время эксплуатации. Не менее важным является рабочее пространство кристалла, а именно – степень защиты от влаги, количество светодиодов в одном метре и температура окружающей среды. Светодиодные ленты с высокой степенью защиты от влаги и пыли (IP65 и выше) не стоит использовать в местах, где в этом нет необходимости. Например, монтаж влагозащищенного отрезка на кухне, на который случайно могут попасть брызги воды, неоправдан. Повышенная температура окружающего воздуха и защитная силиконовая оболочка сильно препятствуют отводу тепла от светодиодов, что ведёт к преждевременной потере их яркости. Гораздо эффективнее использовать led ленту с защитой IP33, закреплённый внутри алюминиевого профиля с рассеивателем.

Ленту с IP65 и более следует применять в открытой внешней среде с высокой конвекцией. Например, тюнинг днища автомобиля, внешняя реклама.

При средней и высокой плотности монтажа (60–120 шт./м) тепло, выделяемое светодиодом, распространяется на рядом размещенные элементы. В идеале температура включенной и прогретой в течение получаса ленты (независимо от типа) не должна превышать 45°C, то есть она должна быть тёплой. Если она греется сильнее, то ее однозначно нужно устанавливать на алюминиевый профиль.

Попытки исключить перегрев SMD чипов привели к изобретению светодиодных линеек и модулей, которые представляют собой симбиоз светодиодной ленты и радиатора. Хотя они и не обладают гибкостью, но во многих ситуациях способны заменить ленту.

В заключение хочется напомнить ещё об одном факторе, который может стать причиной перегрева. Это низкое качество продукции. Некоторые производители умышленно завышают мощность потребления SMD светодиодов, чтобы наглядно продемонстрировать высокую яркость своей продукции. В результате такой хитрости светодиоды в ленте быстро перегреваются, что отражается в резком снижении светоотдачи. И в этом случае выход только один – подсветку придётся переделать.

При работе светодиодов происходит выделение тепла, которое рассеивается подложкой ленты или дополнительным основанием. Если при работе чрезмерно греется светодиодная лента, то перегрев приводит к искажению цветовой температуры и выходу элементов из строя. При обнаружении проблемы необходимо произвести доработку изделия или обеспечить надежный теплоотвод.

Почему вопрос теплового режима так важен?

Повышенный нагрев светодиодной ленты влияет на работоспособность изделия и световые характеристики, а также негативно воздействует на параметры ленты в процессе наработки ресурса. При кратковременных перегревах происходят обратимые процессы, связанные со смещением цветовой температуры или уменьшением светоотдачи.

Длительный эффект от воздействия повышенной температуры выражается в необратимом падении яркости и снижении срока эксплуатации источника света.

Зависимость яркости свечения от температуры прослеживается на элементах желтого и красного цветов, синие светодиоды являются наименее чувствительными к перегревам. Производители лент тарируют изделия по шкале RGB на основании замеров яркости и цвета при фиксированной температуре 25°С. При тестировании подается короткий импульс тока (25 мс), который не влияет на температурный фон элементов. При длительной работе светодиод нагревается, что снижает яркость по сравнению с заявленным значением.

Длительная работа при повышенной температуре ускоряет износ светодиода, что дополнительно снижает яркость свечения. Проведенные лабораторные тесты показали, что увеличение рабочей температуры на 11°С приводит к уменьшению срока службы изделия более чем в 2 раза. Существуют светодиоды, рассчитанные на эксплуатацию при повышенной температуре (до 100°С). Например, изделия с белым светом обладают ресурсом до 50 тыс. часов. Но при выработке запаса прочности яркость свечения изделий падает на 70%.

Насколько сильно может греться светодиодная лента?

При нормальных условиях работы светодиодной ленты в жилых помещениях поверхность не должна греться выше 45-50°С. Для определения степени нагрева может использоваться рука человека, при прикосновении ощущается тепло, элементы можно удерживать длительное время без риска ожога. За счет сниженной температуры элементов достигается высокая пожарная безопасность изделия. Одновременно обеспечивается экономия электроэнергии, поскольку светодиоды рассчитаны на небольшой рабочий ток.

При изготовлении светодиодной сборки в герметичном кожухе ухудшается теплоотдача элементов. Для обеспечения охлаждения необходима установка радиаторов, находящихся в зоне обдува потоком воздуха. Увеличение яркости свечения ведет к росту потребления энергии и увеличению температуры светодиодов. Специальные изделия повышенной яркости допускают длительную эксплуатацию при температуре 120°С. Существуют опытные разработки, позволяющие поддерживать работоспособность при нагреве до 200°С.

Причины нагрева ленты

Если установленная лента перегревается, то причинами дефекта являются:

1. Ошибки, допущенные в процессе установки или эксплуатации изделия. Например, некачественная пайка увеличивает ток, что приводит к локальному нагреву деталей. Для устранения неисправности необходимо определить зону неполадки, а затем при помощи паяльника обеспечить нормативный контакт. При неаккуратном монтаже возможно короткое замыкание светодиодов, приводящее к росту нагрузки в цепи.
2. При использовании ленты с повышенной мощностью (более 10 Вт на 1 погонный метр изделия) повышенное тепловыделение является нормой. При установке подобных изделий требуется использовать прокладку, способствующую отводу и рассеиванию тепла.
3. Продукция низкого качества сильно греется из-за завышенного энергопотребления, позволяющего обеспечить высокую яркость при использовании дешевых светодиодных элементов. Подобные конструкции быстро выходят из строя, поскольку светодиоды не имеют запаса прочности. Дополнительная нагрузка подается и на блок питания, снижая срок службы устройства.
4. Ошибочный выбор типа светодиодного элемента. Например, ленты с покрытием из силиконового материала не рекомендуется ставить в зонах с пониженной влажностью. Дополнительный предохранительный слой ухудшает рассеивание тепла, что приводит к перегреву элементов.
5. Использование скрутки проводов вместо пайки приводит к ухудшению контакта и повышению нагрева. При установке светодиодов кабели надо соединять при помощи свинцово-оловянного припоя или специальными металлическими трубками, которые обжимаются клещами.

Устранение неисправностей

Для снижения риска перегрева элемента рекомендуется приобретать ленту, изготовленную крупными производителями (например, Osram или Seoul Semiconductor). Изделия с пониженной стоимостью отличаются использованием низкокачественных светодиодов, имеющих низкий индекс цветопередачи. Дополнительной проблемой станет тонкое основание, которое отклеивается от поверхности через несколько дней или недель эксплуатации. Использование ленты премиум-класса позволяет улучшить освещение помещения и обеспечивает повышенный срок эксплуатации изделия.

Поскольку при работе светодиода выделяется тепло, то рекомендуется заранее предусмотреть теплоотвод. Лента клеится на металлическое или стеклянное (керамическое) основание. Если используются светодиоды с повышенной мощностью, то установка выполняется на профили из алюминиевого сплава. Основание обеспечивает упрощение монтажных работ, установка дополнительных рассеивающих элементов обеспечивает рассеивание света.

В основании светодиодной ленты используется 2-сторонний скотч, который со временем рассыхается и теряет клеящие свойства. Для обеспечения надежного контакта поверхность основания обезжиривается (спиртом или ацетоном). Перед использованием обезжиривающего состава следует убедиться в возможности нанесения жидкости на основание (например, обработка ацетоном пластика приводит к растворению поверхности). Нанесенная на основание лента выдерживается 24 часа, на протяжении которых эксплуатация светодиодов не рекомендуется.

Если планируется обустройство светодиодной подсветки на улице или во влажном помещении, то используется лента с силиконовым покрытием. Для обеспечения охлаждения деталей необходимо обеспечить приток свежего воздуха (при сохранении теплоотвода в основании).

Отказ от трансформатора в цепи питания не обеспечивает снижения температуры светодиодов, поскольку использование напряжения 220 В ведет к установке дополнительных сопротивлений.

Для снижения нагрева требуется проверить соотношение мощности блока питания и светодиодной сборки. Температурная нагрузка снижается только путем уменьшения силы тока в цепи. Для снижения параметра требуется ввести в цепь дополнительные сопротивления, которые будут рассеивать избыточную мощность. Альтернативным способом снижения нагрева является применение адаптера питания с пониженными токовыми характеристиками. Если блок питания размещается скрытно, то необходимо обеспечить зазор между корпусом и стенками ниши в пределах 30-50 мм.

Используемые источники:

• https://svetilnik.info/svetodiody/greetsya-svetodiodnaya-lenta.html
• https://ledjournal.info/vopros-otvet/greetsya-li-svetodiodnaya-lenta.html
• https://simplelight.info/neispravnosti/greetsya-svetodiodnaya-lenta.html