Сильно греется блок питания светодиодной ленты
Современные осветительные приборы заметно отличаются от привычных ламп накаливания по всем параметрам. Особенно заметна разница у светодиодных экземпляров, ставших наиболее популярными и востребованными благодаря удачному сочетанию свойств. Одним из преимуществ ЛЕД устройств считается практически полное отсутствие нагрева, но этого не подтверждает ни теория, ни практика. Рассмотрим, насколько сильно нагреваются светодиодные лампы, и откуда в них берутся излишки тепла.
Основные выводы
Светодиодные лампы нагреваются во время работы, как и все остальные виды светильников. Однако, степень нагрева значительно ниже, чем у других конструкций. Она зависит от различных факторов:
- мощность светильника;
- качество кристаллов;
- режим работы лампы.
Конструкций, совершенно не греющихся во время работы, не существует. КПД любого светильника наглядно демонстрирует соотношение светового потока и рассеивания приложенной энергии, которая рассеивается в виде тепла. Светодиодные приборы обычно греются до 60-70°, что не представляет пожарной опасности и не выводит из строя полотно натяжного потолка. Свое мнение о нагреве светодиодных ламп излагайте в комментариях.
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.
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.
Несколько слов о конструкции
Устройство светодиодной лампы значительно отличается от традиционных конструкций светильников. LED конструкции представляют собой полупроводниковые приборы, в которых происходит выработка света посредством рекомбинации электронов на границе p-n перехода. Источник света — кристалл, состоящий из трех сверхтонких пластин, образующих p-n-p переход. При контакте электрона с границей каждый раз появляется фотон света. Для получения ровного и стабильного излучения необходимо создавать максимально тонкий средний слой, способствующий возникновению туннельного эффекта. Один такой кристалл способен выдавать ограниченное количество светового потока, но при соединении нескольких элементов излучение заметно усиливается.
Каждая лампа содержит несколько кристаллов (чипов). Они устанавливаются на печатной плате, представляющей собой алюминиевую пластину. Плата крепится к радиатору, обеспечивающему отвод тепла от кристаллов. Внутри радиатора установлен драйвер — блок питания, преобразующий сетевые 220 В переменного тока в 12 В постоянного напряжения. Конструкция драйвера основана на ШИМ-модуляции, что позволяет сделать схему миниатюрной, умещающейся в колбе.
Между радиатором и цоколем устанавливается пластиковое основание из материала, обладающего высокими диэлектрическими показателями. Чипы и печатная плата накрыты прозрачным (чаще всего, матовым) пластиковым колпаком, защищающим чипы от механических воздействий. Большинство ЛЕД приборов изготавливают в традиционном формфакторе ламп накаливания, что позволяет устанавливать их в старые и привычные люстры.
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.
Блок питания для светодиодной ленты это самое слабое звено во всей цепи подсветки. Как ни странно, но по статистике он выходит из строя гораздо чаще самих светодиодов.
Поэтому его не рекомендуется капитально замуровывать за гипсокартонную стену или прятать за натяжной потолок. То есть ставить в те места, где к нему не будет свободного доступа для обслуживания.
Качественная светодиодная лента с хорошим профилем для теплоотвода, может прослужить от 10 лет и более.
А вот блок питания может сгорать ежегодно. Здесь опять же все зависит от качества сборки и условий эксплуатации.
Однако как показала практика, при одинаковых условиях и нормальных производителях, все равно первыми выходят из строя именно блоки, а не Led ленты.
Поэтому заранее позаботьтесь от том, чтобы к этому источнику напряжения был доступ.
Как же понять, что блок питания вышел из строя и поломался? Как быстро отличить без измерительных приборов, что поломка именно в нем, а не в самой ленте?
Если плохо работает или совсем не работает (не горит) вся светодиодная подсветка от начала до конца, то это первая причина выхода из строя именно блока.
А вот когда тускло светит или потухла часть Led освещения, ищите проблему в вышедших из строя светодиодах. Скорее всего был перегрев или где-то отпаялись контакты.
Второй признак – изменение звука при работе. Неисправный блок начинает пищать или свистеть, хотя раньше ничего подобного не наблюдалось.
Причем писк может быть не ярко выраженным, который слышно за несколько метров, но вполне различимый вблизи.
Лед лента при этом по прежнему может гореть и светиться как ни в чем ни бывало. Однако знайте, что срок службы вашего источника питания подходит к концу.
Третий признак поломки сгоревшего блока – ВСЯ лента начинает моргать или мерцать как на дискотеке. Опять же — не отдельными участками, а целиком и по всей длине.
Конечно причин с мерцанием существует несколько, и сразу же винить в этом только один блок не стоит.
Такое мигание зачастую можно видеть не только на светодиодной ленте, но и на прожекторах. Но там главная болезнь этих мерцаний — светодиодная матрица и выгорание ее компонентов.
Теперь давайте разберемся с причинами. Почему же блоки питания выходят из строя и как этого можно избежать.
Есть ли лампочки, которые не нагреваются
Выбор лампы, которая гарантированно не перегреется и не доставит хлопот владельцу, является важной задачей. Если в квартире установлен натяжной потолок из ПВХ пленки, горячие поверхности светильников быстро выведут полотно из строя. Из всех существующих разновидностей светильников могут быть использованы только два типа:
Степень нагрева обоих видов ламп примерно одинакова и зависит от многих факторов. При этом, люминесцентные светильники греются преимущественно в районе цоколя, тогда как эпицентр нагрева светодиодных ламп находится в районе установки чипов, т.е. в центральной части колбы. Это обстоятельство, в сочетании с другими преимуществами, вывело ЛЕД лампы в уверенные лидеры среди всех альтернативных вариантов.
Интересно! Отыскать лампу, которая совершенно не нагревается, невозможно. Однако, можно выбрать светильник с наименьшим показателем рабочей температуры. Как правило, это лампы, изготовленные известными и надежными производителями, обычно из Европы. Стоимость таких приборов довольно высока, но и степень надежности гораздо выше, чем у продукции большинства китайских фирм.
Существуют филаментные светодиодныве конструкции, которые реалистично имитируют обычные лампы накаливания. Они нагреваются меньше — средняя температура колбы составляет 50—60°, что достигается с помощью заполнения корпуса специальными газами. Для тех пользователей, кому важно найти самые «холодные» светодиодные приборы, можно посоветовать использовать филаментные виды светодиодных ламп. Все остальные разновидности практически не отличаются друг от друга по степени нагрева. Изготовители не указывают значение рабочей температуры, поэтому рекомендовать определенные модели невозможно.
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.
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.
Перегруз
Третья частая причина поломок – перегрузка.
При начальном расчете и выборе мощности блока питания, всегда должен быть минимальный запас в 30%. Об этом говорят все рекомендации и требования.
Если этого не предусмотреть, то ваш источник постоянно будет работать со 100% загрузкой, либо с перегрузкой при перепадах напряжения.
Отсюда вытекает перегрев проводов, компонентов и опять проблемы с малым сроком службы. Если вы покупаете дешевые модели или слим серию, то здесь не помешает запас мощности даже в 50%.
Исходя из всего вышесказанного, если вы хотите чтобы ваш блок прослужил долго и исправно, не только грамотно выбирайте его мощность, но и обращайте внимание на другие, казалось бы незначительные факторы - место размещения, условия охлаждения, производитель, гарантия.
Зачастую случается так, что спустя некоторое время эксплуатации, светодиодная лента начинает моргать, мерцать как ”стробоскоп”, частично тускнеть или гореть не в полную силу.
Не стоит впадать в панику, такие проблемы можно выявить быстро и устранить их самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов.
Если такие дефекты возникают не сразу после подключения, а через несколько минут или секунд, возможно неправильно подобран блок питания. Ему элементарно не хватает мощности и начинается падение напряжения.
Обычно, как происходит — в магазине ленту вам подключают и все светится нормально, и только дома через некоторое время, после нагрева микросхем и других элементов, начинаются проблемы. Почему такое случается?
Да потому что многие китайские блоки питания не соответствуют своим паспортным данным. На табличке написано, что он 200Вт, а по факту не выдает и 150Вт!
При включении через такой блок на полную мощность, лента может «вспыхнуть» и тут же погаснуть. Так как блок питания уходит в защиту от перегрузки.
Совет здесь один – покупать фирменные проверенные источники питания, либо выбирать китайские с двойным запасом.
Когда у вас протяженная подсветка длиной 15-20 метров и более, старайтесь монтировать ее лентой одной марки. Иначе в RGB варианте при разноцветном моргании, какой-то из участков будет отставать или вообще пропускать отдельные цвета.
Еще распространенной причиной мерцания светодиодной ленты, даже в выключенном состоянии является ситуация, когда блок питания подключают через комнатный выключатель света с подсветкой.
Общеизвестно, что подсветка выключателя заставляет светиться светодиодные лампочки. То же самое относится и к светодиодной ленте.
Так что подключайте блок напрямую через автомат в эл.щитке, либо через выключатели, но без подсветки.
Ну и конечно не нужно забывать про сроки эксплуатации. При длительной исправной работе в течение нескольких лет, в блоках могут элементарно высохнуть конденсаторы стабилизации и потерять свою изначальную емкость.
Либо они просто выйдут из строя. Иногда это можно определить даже визуально по вздутию бочонка.
Также слабое, тусклое свечение ленты по истечении длительного периода времени происходит от естественной деградации кристаллов в светодиодах.
И процесс этот ускоряется при отсутствии нормального охлаждения в виде алюминиевого профиля.
Даже дорогие и качественные экземпляры будут перегреваться, если вы их приклеите на деревянное или пластиковое основание.
Светодиодную ленту запрещено паять активными (кислотными) флюсами. В противном случае кислота остается на контактной площадке и постепенно будет разъедать место соединения.
Начинается непонятное моргание во включенном состоянии ленты, с последующей не работоспособностью всего участка после пайки. Поэтому для такого соединения используйте только рекомендуемые материалы и соблюдайте правила пайки.
Если же контакт уже разъело, придется вырезать один модуль ленты и впаивать на его место другой.
А еще возможен перегрев контакта не правильно выбранным паяльником (более 60Вт). В итоге медная площадка отслаивается от дорожки и появляется неустойчивое место соединения.
Не все любят и умеют паять ленту, поэтому соединяют ее другим, более доступным способом – коннекторами.
Однако они имеют один существенный недостаток – окисление контактов. Чаще всего такое происходит в помещениях, где недавно покрасили, побелили стены или заливали стяжку.
То есть там, где наблюдался переизбыток влаги. Сила тока протекающего через коннектор, не редко превышает 10А:
Если контакт окислен, то при большом токе он будет нагреваться и выгорать, пока не исчезнет полностью.
Такое же может произойти из-за недостаточного пятна соприкосновения контактных площадок, что не редко наблюдается в подобных соединителях.
Источником напряжения для большинства светодиодных лент (кроме Led лент 220В), являются блоки питания. Сами ленты непосредственно в сеть не подключаются.
Для них нужно устройство, которое преобразует переменное напряжение 220В в постоянное 12V или 24V. Это своего рода понижающий электронный трансформатор.
Безусловно, есть ленты работающие и от других напряжений, но самыми ходовыми являются 12-ти вольтовые модели.
Давайте рассмотрим подробнее вопрос какие блоки питания бывают и где лучше использовать те или иные БП. Ведь для подключения светодиодной подсветки в спальне, на улице или в бассейне, применяются совершенно разные экземпляры.
При этом не путайте блоки питания и драйверы. Это совершенно разные устройства и выполняют они разные задачи.
Подключив светодиодную ленту от драйвера, можно запросто ее спалить и вывести из строя. Почему так происходит, объясняется в отдельной статье.
Еще часто задаются вопросом, а можно ли вместо стандартного магазинного блока, использовать блоки питания от компьютера?
Если у него характеристики совпадают с характеристиками led ленты — есть постоянное стабилизированное напряжение 12В + достаточная мощность, то подключайте.
Все будет светиться и работать исправно. Однако для качественно подсветки, лучше подбирать специализированные виды. Давайте к ним и перейдем.
Начнем с самого распространенного — негерметичного блока питания. Он представляет из себя металлическую коробочку с перфорированным корпусом.
Такие виды чаще всего используются для подсветки внутри сухих помещений — спальни, залы, коридоры, офисы. Они не имеют никакой влагозащиты и снабжены значком IP20.
Популярность данных блоков объясняется тремя факторами:
- более долгий срок службы из-за лучших условий охлаждения
- легко можно найти экземпляры большой мощности (свыше 100Вт)
Если вы купите подобный блок у качественного производителя - это будет оптимальный вариант для вашей подсветки. Правда все равно не надейтесь что он прослужит дольше самой ленты.
Рано или поздно они выходят из строя. Из-за каких причин это происходит и как подобного можно избежать, читайте в статье по ссылке ниже.
Такие блоки еще выпускаются в формате Slim. Причем весьма габаритная модель шириной 10-15см, может быть одинаковой по мощности с моделями Slim, которые не шире спичечного коробка.
Правда качество сборки и долговечность от этого проигрывает. Если большие экземпляры нужно выбирать с запасом по мощности в 30%, то для Slim девайсов этот запас уже составит минимум 50%.
Подробнее о том, как грамотно подобрать мощность, используя всего одну универсальную формулу, читайте ниже.
Ну а еще не забывайте, что чем больше коробочка, тем больше функциональности она может в себе нести. Помимо простого трансформатора в ней можно установить как диммер, так и дистанционное управление.
Покупаете одно устройство, а получаете 3 в 1.
Все габариты конечно же зависят от мощности. Например для маломощной подсветки (60-80Вт), подойдут даже миниатюрные модели устанавливаемые на din-рейку.
Но самое главное запомните, что все подобные блоки используются только в сухих помещениях. Их нельзя монтировать:
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.
Какая температура нагрева считается нормальной
Говорить о норме нагрева светодиодных ламп сложно. Есть определенные пределы, которые принято считать рабочим диапазоном температуры ЛЕД конструкций — от 60° до 70°, хотя встречаются образцы с меньшим или большим нагревом. Показатели каждого вида светодиодов зависят от разных факторов:
- мощность лампы;
- количество чипов, установленных на плате;
- размер и эффективность контакте радиатора с платой;
- режим работы светодиодов.
Любая светодиодная лампа со временем теряет яркость свечения, или, как говорят, деградирует. Причиной этого явления считается перегрев всех чувствительных деталей. Важно, что проблемным узлом часто оказывается не чип, а другие элементы конструкции — например, детали драйвера. Нормой считается деградация в пределах 70%, большие показатели свидетельствуют о бракованной лампе или несоблюдении производителем требований технологии.
Примечательно, что разница рабочих температур двух светодиодов буквально в 5-10° вызовет ускорение деградации более нагретого прибора на 50-60%. Также необходимо знать, что существуют специальные модели светодиодных ламп, рабочая температура которых превышает 100°. Они используются в особых условиях и не продаются вместе с бытовыми типами светильников.
Почему выделяется тепловая энергия
Если коротко, причиной выделения тепловой энергии является КПД лампы. Он находится в пределах 30-40%, именно такая часть затраченной энергии уходит на излучение света. Остальные 60-70% энергии идут на нагрев кристалла.
Выделение тепловой энергии является побочным эффектом от взаимодействия электронов с дырками в зоне p-n перехода. Причем, степень тепловыделения возрастает с увеличением мощности кристаллов. Если светильник состоит из большого количества чипов, то и греются они, соответственно, сильнее. Излишки тепла отрицательно влияют на состояние кристаллов — они выгорают, теряют яркость свечения и в конце концов перестают излучать свет.
Важно! Эффективность работы чипа зависит от состояния стенок слоев, составляющих p-n переход. Чем меньше они имеют изъянов — микроскопических ямок, выбоин, неровностей — тем больше возникнет фотонов. Каждая выбоина на поверхности полупроводника создает помеху правильному движению электрона. Вместо образования фотона света выделяется некоторое количество тепла. Отсюда можно сделать вывод о качестве чипа и лампы в целом — чем лучше отработана технология сборки кристаллов, тем ярче будет свечение и меньше нагрев.
Тепло от кристалла передается алюминиевой плате, которая, в свою очередь, отдает энергию радиатору. Это и дает некоторый нагрев, свойственный всем светодиодным осветительным приборам. Необходимо учитывать, что сравнивать температуры ЛЕД и ламп накаливания нецелесообразно, поскольку они работают на разном принципе. Для первых нагрев является следствием неудачного контакта электронов с границей p-n переходов, вторые работают на принципе свечения нагревающейся вольфрамовой нити. Это означает, что тепло светодиодов — побочный эффект, а для ламп накаливания это одно из условий функционирования. Чем массивнее радиатор и плотнее контакт с ним платы, тем эффективнее будет рассеиваться нагрев кристаллов ЛЕД устройства.
Нагрев
Вторая причина выхода из строя – перегрев. Блок питания должен быть размещен в местах с достаточным доступом воздуха.
Никакая стенка или посторонние предметы не должны препятствовать его теплообмену. Лучшие места для установки – какая-нибудь настенная полка, верхняя поверхность шкафа и т.п.
Не рекомендуется его прятать за шторками. Не забывайте, что это все таки небольшой трансформатор.
И при коротком замыкании или перенапряжении, он может вспыхнуть. Поэтому ставьте его подальше от всего горючего и легко воспламеняющегося.
Даже если взять заводскую инструкцию по эксплуатации от фирменных изделий, то там обязательно будут прописаны несколько правил:
- блок должен быть продуваем воздухом со всех сторон
- если вы его все-таки запрятали в какой-то короб, в нем должны присутствовать вентиляционные отверстия
- нельзя ставить один блок на другой, когда схема подсветки предусматривает несколько источников
Между ними должно быть расстояние минимум в 5см.
Очень часто при монтаже подсветки потолка, делают небольшой выступающий карниз шириной в 10см.
Лента в него помещается запросто, однако многие умудряются запихнуть туда еще и узкие герметичные блочки из серии Slim.
В итоге при включении светодиодной ленты, сначала нагревается сам профиль. А затем, вместо того чтобы отдавать все тепло в воздух, он начинает передавать его на поверхность коробки питания.
При этом не забывайте, что она сама по себе также греется. В результате такой ”прожарки” как в искусственной печке, которую вы сами и создали, девайс не проработает и года.
Поэтому грамотное место установки нужно искать еще на этапе проектирования ремонта.
Другие
Светодиодная лента нередко греется и по другим причинам:
- 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.
- 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.
- 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.
Качество
Первая причина – это низкое качество самого изделия и его комплектующих. Если вы покупаете дешевые экземпляры, то не удивляйтесь что всего через несколько месяцев, вы повторно прибежите в магазин за еще одним девайсом.
И так из года в год. Для долговечной подсветки потолка, не рекомендуется экономить на таком компоненте. То же самое относится и к самой ленте.
Как отличить качественную светодиодную ленту от дешевой, подробно со всеми примерами, описывается в другой статье.
Читайте также: