Почему перегорают светодиодные лампочки?
Многие водители, меняющие автомобильные лампочки накаливания на светодиодные, отмечают недолгий срок жизни последних… Лампы либо прекращают светить, либо, что еще более неприятно, начинают хаотично подмаргивать. Почему это происходит – ведь светодиод, по сути, почти вечный прибор? Попробуем разобраться!
Когда электроны и дырки встречаются, они рекомбинируют, и свет производится. Длина волны света полностью зависит от полупроводника; синий свет появляется на коротковолновой стороне радуги и может быть изготовлен только на некоторых материалах. Раунд, коллега Гульельмо Маркони, лауреат Нобелевской премии в Лосеве, провел тщательные исследования по световому излучению. Однако Круглу и Лосеву не хватало знаний, чтобы действительно понять феномен. Пройдет еще несколько десятилетий, пока не будут созданы предпосылки для теоретического описания этой так называемой электролюминесценции.
✔ Локализация проблемы и чуть-чуть теории
Вот типичный пост с одного из «светодиодных» форумов:
Поменял в машине лампы на светодиоды (никакого драйвера, тупо понижающие сопротивления) в плафоне салона, габаритах и подсветке багажника, через 3-4 месяца начал мерцать плафон в салоне (именно моргать как стробоскоп, одна линейка SMD-диодов, потом две), затем такая же мутотень с одним габаритом произошла… Поменял в плафоне лампу на новую - через 2 месяца эффект повторился… Вопрос - почему это происходит? Дело в качестве компонентов или тут другая проблема?
Ernesto
На ранних стадиях стало очевидно, что для создания белого света понадобится коротковолновый светодиод, состоящий из высокоэнергетических фотонов - синего диода. Многие лаборатории пытались, но безуспешно. Лауреаты бросают вызов установленным истинам; они работали и приняли значительные риски. Они сами построили свое оборудование, изучили технологию и провели тысячи экспериментов. В большинстве случаев они терпели неудачу, но они не отчаивались; это было искусством лаборатории на самом высоком уровне.
Нитрит галлия был материалом, выбранным как для Акасаки, так и для Амано, а также для Накамуры, и они, наконец, преуспели в своих усилиях, хотя другие потерпели неудачу перед ними. Первоначально материал считался подходящим для производства синего света, но практические трудности оказались огромными. Никто не смог разработать кристаллы нитрида галлия с достаточно высоким качеством, так как получение поверхности, подходящей для роста кристалла нитрида галлия, считалось безнадежным. Несмотря на это, Акасаки был убежден из прошлого опыта в том, что выбор материала верен, и продолжал работать с Амано, который был аспирантом Университета Нагои.
Попробуем разобраться! И начнем с теории. Светодиод питается строго определенным током, который нормирован производителем. Меньше – можно, больше – нельзя! Поэтому последовательно с «гирляндой» диодов включается элемент, ограничивающий или стабилизирующий ток через них до значения, рекомендованного производителем диодов.
Накамура в Ничи также выбрал нитрид галлия перед альтернативой, селенид цинка, который другие считали более перспективным материалом. По совпадению, Акасаки и Амано обнаружили, что материал интенсивно сияет, когда он изучается в сканирующем электронном микроскопе. Это указывало на то, что электронный пучок микроскопа делал слой р-типа более эффективным. Два года спустя он также добился успеха в создании высококачественного нитрида галлия. Он нашел свой собственный умный способ создания кристалла, сначала разработав тонкий слой низкотемпературного нитрида галлия и развивая последующие слои при высокой температуре.
Собственно, к долговечности диодов в лампах со встроенным стабилизатором тока (который часто называют «драйвером») нет претензий. Однако большинство продающихся сегодня LED-ламп небольшой мощности (габаритные огни, подсветка салона, приборной панели, поворотников и т.п.) – это лампы, сделанные без «драйвера», по упрощенной схеме: не со стабилизатором тока, а с ограничителем, роль которого выполняет простой резистор. С ним схема простейшей диодной лампочки небольшой мощности выглядит так (фото 8).
Накамура также смог объяснить, почему Акасаки и Амано были успешны с их слоем р-типа: электронный пучок удалял водород, который препятствовал образованию п-слоя. Со своей стороны, Накамура заменил электронный луч более простым и более дешевым методом: путем нагрева материала он смог создать функциональный слой р-типа. Таким образом, решения Накамуры отличались от решений, сделанных Акасаки и Амано. Поскольку синий свет имеет чрезвычайно короткую длину волны, он может быть сжат намного больше; с синим светом, в той же области можно хранить в четыре раза больше информации, чем с инфракрасным светом.
Наиболее характерные неисправности таких светодиодных ламп:
* Полное перегорание – выход из строя одного диода в цепочке. Если цепочка в лампе одна, то из-за сгорания любого из диодов последовательная цепь разрывается, и лампа гаснет целиком.
* Частичное перегорание – выход из строя одной из цепочек, если их в лампе несколько. Не вызывает погасание, но яркость падает.
* Мерцание-«стробоскоп» – своеобразный дефект «умирающего» диода в цепочке, когда от перегрева меняется p-n-структура кристалла – на полупроводнике образуется нестабильная область, то пропускающая ток, то нет…
Изобретения лауреатов произвели революцию в области технологии освещения. Все новые и новые, более дешевые, более эффективные и умные лампы. Один из способов - использовать синий свет для возбуждения фосфора, который затем светится красным и зеленым. Когда все цвета объединяются, получается белый свет. Цветные светящиеся панели размером несколько сотен квадратных метров, моргают, меняют цвет и узор. И все может управляться компьютерами. Выращивание в теплицах с использованием искусственного освещения уже является реальностью.
Следуйте указаниям на 01 светильник! Надежные и недорогие, эти лампы обеспечивают низкую эффективность освещения. Они покрывают очень маленький угол, около 30 °, при этом снижается мощность освещения. Эти улучшенные версии могут использоваться в качестве утопленных наружных прожекторов для сигнализации освещения.
Так почему LED-лампочки перегорают? В чем кроется проблема их недолговечности? В том, что производители не используют стабилизаторы тока, а применяют элементарные резисторные ограничители? Отчасти да… но не только!
Даже простейший резистор неплохо выполняет свою функцию в качестве «бронежилета» для светодиодов, защищая их от избыточного тока и преждевременной гибели. Но только в том случае, если:
Это устройство также обеспечивает более широкий угол освещения до 140 °. Однако это значительное увеличение интенсивности света имеет недостаток: угол освещения значительно уменьшается и составляет в среднем около 45 °. Это связано с их производственным процессом.
На подавляющем большинстве этих сайтов нет панельных испытаний в реальных условиях, а только описание материала, содержащего спецификации производителя, по пунктам. Но есть, конечно, серьезные сайты, дающие объективные советы. Таким образом, это не так просто в поисках лучшей панели для садоводов, не имеющих информации. Существует несколько моментов, которые необходимо оценить, а также методологию, которой следует следовать, прежде чем приступать к покупке. Мы пройдем через них и попытаемся их точно определить.
* Номинал этого резистора корректно рассчитан и обеспечивает безопасный ток через диоды;
* Напряжение питания стабильно.
А вот ни того, ни другого зачастую нет… Китайские горе-инженеры знают, что автовладельцы, как правило, покупают LED-лампочки по принципу: «А включите мне её, я посмотрю, как светит!». И продавцы готовы идти навстречу покупателям – у них всегда под рукой специальный стенд с разнообразными патронами и аккумулятором, на котором они готовы зажечь любую лампу на пробу. А раз клиент «любит глазами», то производители ламп рассуждают следующим образом – нужно поставить такой токоограничительный резистор, чтобы лампочка загорелась отчаянным светом и выглядела привлекательно даже на 10-11 вольтах питающего стенд старого аккумулятора, который давно не заряжался!
Разумеется, тратить несколько сотен евро за один раз - это далеко не все. Но мы уже показали, что в среднесрочной и долгосрочной перспективе результат обычно стоит свечи по сравнению с другим садоводческим освещением. Что касается частных лиц, подавляющее большинство закупочных расходов является самым большим фактором. Они не могут позволить себе инвестировать в панель по € 8 или € 10 за ватт для высокой мощности. Для них цена важна, но она не должна быть единственным критерием.
Действительно, очень недорогая панель может быть эффективной, но она также может сильно повредить вашим заводам или вашей среде. Его жара и ее спектр не были оценены табаком и перцем. Монетный двор также пострадал больше, чем под другой панелью. Аналогичным образом, слишком завышенная панель также не обязательно является очень хорошим качеством. И в некоторых случаях панель среднего уровня может работать хорошо, но не в других.
В итоге диоды лампы даже при 12 вольтах УЖЕ работают с перегрузкой, а после того, как двигатель завели, напряжение в бортсети, питающее диоды, поднимается с 12 до 14,2 вольт – а это, на минуточку, почти 20% разницы! Ток еще вырос – уже до опасных величин. Вырос ток – выросла температура кристаллов диодов, что дало лавинообразно еще больший рост тока – и диоды перешли в режим работы на износ!
Тем не менее, высокая цена панели может быть объяснена, если компоненты имеют хорошее качество. Как правило, те, кто это делает, знают, что это положительный коммерческий аргумент. Иногда бывает сложно получить представление о цене, которую продукт стоит от информации, содержащейся в спецификациях.
Также возможно получить предложения по сериям. Некоторые панели первого поколения, которые очень эффективны, все еще продаются и уже очень устарели. Постарайтесь узнать дату выпуска панели в торговле, чтобы дать вам представление о возрасте технологии, которая он содержит.
✔ Переходим к практике!
Чтобы продемонстрировать, как это выглядит, переходим к экспериментам – элементарным, но наглядным! Просто подадим на несколько наобум купленных диодных ламп стандартное для автомобильной бортсети напряжение 14,2 вольта и посмотрим на потребляемый лампой ток, разогрев лампы и дальнейший рост тока.
Еще одна проблема - уровень подделок. Если они всегда дешевле оригиналов, компоненты также дешевле. Результат, как правило, будет в изображении инвестиций, то есть минимальном. Поэтому обратите внимание на сайты, дающие вам необычные результаты с панелями до нескольких десятков евро.
Действительно, проблема бюджета возникает с самого начала как одна из самых сложных для решения. Профессиональное оборудование, как правило, дорого, потому что оно требует огромных затрат от производителей исследований и разработок для тех, кто его практикует. В этом случае, если есть проблема, затрагивающая культивируемые растения, ясно, что проблема заключается в дизайне материала, а не в самой культуре, поскольку это ремесло, которое оно практикует.
Протестируем пару разных моделей ламп типа W5W, лампу C5W, лампу-панель с цоколем C5W, а также влагозащищенные лампы в корпусе с креплением под болт, рассчитанные на монтаж в бампер в качестве ДХЛ (фото 1).
Берем для начала лампу в виде светодиодного модуля-панели с выносным цоколем, как у стержневых ламп типа C5W и C10W. Предполагается, что этот модуль можно запихнуть в потолочный светильник автомобиля и подключить к контактам, предназначенным для штатной C5W. Модуль готовый, лепится на двусторонний скотч, рассчитан на простую установку своими руками (фото 2).
Его цена высока, потому что она оснащена оборудованием, оптимизирующим рабочее время, и обладает такими сложными возможностями, как очень тонкая настройка спектра и другие очень специфичные варианты. Некоторые профессиональные панели в этой категории даже водяного охлаждения. вопросы эффективности и шума.
Время, проведенное каркасной компанией, чтобы найти правильный спектр и все хорошие характеристики, делает его продуктом, почти приспособленным для садовода, и поэтому имеет серьезный удар. В этом случае расстояние проникновения света не очень велико, но оно равномерно, и из-за его максимального распределения тепла эти устройства обычно пассивны и, следовательно, вообще не создают шума. фактор формы практически во всех вертикальных фермах, которые производят овощи, такие как салат или травы.
При подаче на лампу 14,2 вольт она буквально бьет по глазам нездоровым светом и стремительно раскаляется в руках – потребляемый ток при включении составляет 0,58 ампера (более 8 ватт) и непрерывно растет от саморазогрева кристаллов – через пару минут он доходит до 0,71 ампера (это уже 10 ватт!) и продолжает повышаться. Держать лампу в руке даже в течение секунды становится невозможно, что говорит о том, что температура перевалила за 70-80 градусов, и это не предел… То, что диоды смонтированы на алюминиевой плате, служащей якобы неплохим теплоотводом, им совершенно не помогает (фото 3).
Этот форм-фактор имеет тенденцию исчезать в пользу квадратных панелей и рельсов. Обычно используется несколько, чтобы легко покрыть большую поверхность. Их установка и их связь очень просты. Вот примеры возможностей, используемых в наших тестах. Это основа панели, которая определит ее продолжительность жизни, дрейф ее спектра с течением времени и его действие на растения. Существуют бренды, которые были установлены и что вы будете слышать о них регулярно. бренд просто не появится, будет обеспечена только его мощность.
В этом случае всегда желательно связаться с производителем для уточнения. В общем, есть только выбор между несколькими спектрами. Важным моментом в ваших исследованиях должен стать один из самых важных компонентов производителей, спектр. Особое внимание следует обратить на это.
Вывод: в погоне за яркостью китайцы запитали диоды в лампе экстремальным током, превышающим все здравомыслимые пределы, из-за чего такая лампа заранее обречена. Девайс оправдывает свое название – «бренд», породивший эту лампу, называется… Long Hui… Длинный, стало быть, вам «привет». Из Китая…
Следующим берем LED-аналог популярной бесцокольной пятиваттной автомобильной лампочки типоразмера W5W. Светодиодная W5W-лампа имеет упаковку, фасуется по 2 штуки в блистер, на котором имеется марка некоего российского дистрибьютора, но, по сути, она столь же косоглаза и беспородна, как и панелька Long Hui…
Научный мир еще не обнаружил все тайны взаимодействия цветов и растений, но были определены некоторые важные правила. Мы знаем, что для растений красный и синий являются частями важного спектра, но этот инфракрасный и ультрафиолетовый свет также являются частью зеленого спектра, который также используется, даже если он идет вразрез с довольно распространенной верой.
Есть панели для перехода от синего спектра к довольно красному спектру. Овощи обычно не нуждаются в этом изменении, чтобы расти, но это может помочь им активировать определенные функции. Обычно панель не имеет одинаковой мощности в разных режимах. Освещенный свет должен также учитываться для пространства, в котором будет установлено ваше окружение. Для окружающей среды в гостиной визуально белый спектр, вероятно, будет гораздо лучше адаптирован, чем полностью синий или розовый спектр, освещение не оптимально на 100%.
У приличных брендов, типа Osram или Philips, светодиодный аналог 5-ваттной лампы накаливания W5W потребляет 1 ватт, что соответствует току около 0,07 ампера. Китайский LED-аналог W5W, как видим, «кушает» значительно больше – 0,26 ампера (около 3,5 ватт) и также быстро разогревается до болезненных ощущений в ладони, тогда как рабочая температура таких диодов не должна превышать 45-50 градусов…
Ниже приведен пример спектра, поставляемого изготовителем. Выбор панели также будет производиться в соответствии с размером пространства для освещения. Некоторые люди рекомендуют чрезмерную калибровку панели в зависимости от необходимости, даже если ее следует удалить в случае проблемы с нагревом. теряет в фотосинтетическом потоке.
Это покрытие будет зависеть от линз, используемых на панели, если они есть. Объективы с малым углом будут иметь большой поток фотонов, но покрытая площадь будет небольшой. большой площади, но с меньшей интенсивностью. Широкий угол позволяет приблизиться к вашим растениям ближе к панели, чем луч с низким углом. Это, как правило, самый важный угол, используемый для выращивания низкорослых растений, таких как травы.
Вывод: лампа условно пригодна для кратковременной работы (скажем, в плафоне освещения багажника), но при долговременном режиме (скажем, в габаритных огнях) она тоже не жилец (фото 4)…
Еще одна лампа-аналог W5W. Лампа совсем уж беспородная – даже в сравнении с предыдущими, ибо продается без упаковки – «на развес». Яркость её ниже, чем у предыдущей, но и режим работы поэтому более правильный. После подачи на лампу напряжения 14,2 вольта она потребляет ток 0,14 ампера – лампа теплая, но не обжигающая, что свидетельствует о почти корректном режиме работы диодов (фото 5).
Следующий «клиент» – плоская лампа стандарта C5W. Включаем, смотрим – лампа не слишком яркая, но потребляет меньше ватта и весьма умеренно греется. Должна жить долго (фото 6).
Ну и под конец – лампочки, выполненные в формате болтов для установки в бампер. Жесть как она есть… Единственные, «благодаря» которым автору удалось получить реальный ожог ладони – пусть и несильный… Потребляют всего 0,2 ампера, но за счет алюминиевого корпуса нагреваются снаружи до полного изумления. Не глядя взяв лампочку в руку после горения в течение нескольких минут, был вынужден с матерщиной и визгом её выронить (фото 7)!
Предварительный, промежуточный вывод выглядит так – вставляя LED-лампочки в своих машинах вместо классических, довольные их яркостью и белым светом автовладельцы закрывают плафоны, фары и прочие светильники так и не узнав о том, что при напряжении 14,2 вольта лампы разогреваются до аварийной температуры…
✔ Выводы
В конце хотелось бы озвучить четкие и исчерпывающие рекомендации по подбору качественных ламп… Но сделать это я не берусь вот по какой причине. Возьмем, к примеру, пресловутую лампочку W5W – пятиваттную, бесцокольную, повсеместно используемую в большинстве автомобилей. Классическая лампа накаливания W5W от хорошего бренда стоит 20-30 рублей. Её безымянный китайский светодиодный аналог стоит уже около 100 рублей – и он, хотя светит ярче, а энергии потребляет меньше, является лотереей в плане надежности. Может проработать долго, если китайцы не переборщили с яркостью и потреблением тока, а может «откинуться» через месяц-другой. Соответственно, светодиодная W5W хорошего бренда, типа упоминавшихся уже Osram или Philips, уж точно будет работать долго и счастливо, но при этом и стоит 500-800 рублей за пару, что лично мне видится за гранью добра и зла (фото 9).
Собственно, советовать сакраментальное «покупайте бренд!» на фоне вышесказанного трудно, ибо слишком велик ценовой разрыв между качественной лампой накаливания и безымянной «диодкой», не говоря уже о «диодке» именитой… 30 рублей за верную «классику» со спиралькой против 100 рублей за диодную лотерею без гарантии. Или даже 30 против 250-300 за «диодку» европейского производства… Одна лампочка – это еще туда-сюда, но если вы хотите поменять несколько штук, то здравый смысл уже намекает на непродуктивность такого тюнинга, в особенности на фоне кризиса…
Попробуем подобраться к конструктивным и понятным обывателю выводам с другой стороны – как выбрать из изобилия недорогих безымянных китайских LED-лампочек такую, чтобы она служила долго? Теоретически сделать это можно, но вот практически… Чтобы прийти к правильным выводам, нужна слишком сложная процедура плюс навыки радиолюбителя… Взять в руки лампочку, изучить визуально диоды, опознать их породу, вспомнить, какой ток потребляет данный тип диодов, сосчитать их число и вычислить приблизительный потребляемый ток всей лампочки. После чего подать на лампу питание через амперметр и определить – близок ли потребляемый ток к номинальному или завышен… Бред?! Бред…
Другой вариант – купить дешевую LED-лампу и самостоятельно встроить в неё или впаять в разрыв подходящего к патрону провода подобранный резистор, снизив запредельную яркость и температуру диодов. Но тут опять-таки требуются электротехнические навыки и возня, что устроит не каждого…
Так что, похоже, круг замкнулся… Если вышеперечисленные варианты вам не подходят, то либо покупаем дорогой европейский бренд, либо экспериментируем с беспородными лампочками, меняя их одну за другой и ожидая, пока повезет, либо вовсе не вмешиваемся в конструкцию автомобиля и… ждем удешевления LED-девайсов!
Хотел бы рассказать свой опыт использования автомобильных светодиодов вместо лампочек.
За много лет перепробовал наверное уже все что только можно.
На ваш суд представляю небольшую коллекцию светодиодов, к сожалению много фоток не влезает сюда, поэтому пример как они светят в автомобиле буду кидать в виде ссылок на запись где есть фотки.
Пришло то время когда лампочки уже уходят в прошлое, и в магазинах огромный выбор светодиодов, но вот какого они качества никогда не узнаешь пока не купишь сам и не испытаешь.
.
Почему быстро помирают диоды? тут несколько вариантов.
1. Плохо подобраны компоненты, из за этого перегорают или диоды или резисторы. Ведь в автомобиле напряжение бортовой сети при заведеном двигателе 13.5-14.3в, а это многовато для светодиодов, компоненты подбирают в основном под 12в стабильного напряжения, поэтому если вы хотите чтобы они работали долго, поставьте стабилизатор напряжения, можно использовать наш русский КРЕН (кренка), или более дорогие и современные.
2. Влага, если в светодиод попала влага то все, скоро он подохнет. Конечно обычным лампочкам тут конкуренции нет.
3. Перебои в работе генератора, тогда можно заметить как в автомобиле мерцает немного свет (обычные лампы), тогда сразу следует отремонтировать генератор.
.
А моя коллекция выглядит так, на ней представлены светодиоды цоколей Т10 и Т5 и другие модели (о них расскажу ниже), стабилизаторы напряжения.
.
№1 - Это пример хороших качественных светодиодов Samsung цветовой температуры 3200к (слева) и 4300к (справа), при выборе светодиода смотрите на цвет, чем он желтее тем светодиод будет светить теплым оттенком, чем он белее тем более голубоватым.
№2 - T10 COB светодиод из китая, 6000к. Светит ярко, но только по бокам.
№3 - Мощный T10 Cree светодиод из китая, светит очень ярко вперед, с линзой для усиления света. В итоге в нем не правильно подобран резистор, и он дико греется, что привело к оплавлению цоколя.
Так что совет, чтобы его использовать нужно в проводку вмонтировать сопротивление мощное керамическое, на фото виден размер.
.
.
№4 - T10 Из китая. Диоды 5630 5000к, 6шт, 2 из них в линзе спереди. светит отлично, но через какое то время начали моргать диоды и потом он сдох. Греется дико тоже. Все из за не правильно подобранного сопротивления.
№6 - T10 COB светодиод 5000к, внутри около 10 маленьких кристалов, заказал партию, в итоге часть светила белым, а другая часть голубоватым. какие то очень сильно грелись, а какие то нет. Так то модель хорошая, светит очень ярко, но много брака.
№7 - T10 Светодиод МАЯК 4300к, купил недавно, светодиоды качественные, свет белый именно, светят очень ярко. Аналог модели №4 из китая только без линзы.
В панели приборов светят вот так, вроде равномерно но голубоватым. Но ярче чем обычные лампочки.
№8 - T10 3 светодиода 5630 5000к, светят ярко, работают долго, отлично подходят для освещение номера, где не нужен супер яркий свет, но хочется что то поярче ламп и по белее.
№9 - COB DRL светодиод 5500к, я такие себе поставил как DRL, светят ярко, но один минус, линза и корпус не загерметизированы, и при попадании воды (а спереди авто воды особенно много), начинают гореть. Лучше сразу новые загерметизировать шов. Пример как они светят
№10 - Плата с COB светодиодами, светит Очень ярко, я себе такие поставил в подсветку салона на потолке, работают уже много лет, все с ними отлично. я доволен. В комплекте много переходников под разные цоколи.
Пример установки вот
.
№11 - Обычные лампочки из приборки Р11-144. Слева в патроне, справа вытащенная из патрона. Лампа впаяна в контакты.
№12 - Лампочка из кнопки аварийки с светофильтром.
№13 - Лампочка для кнопок аварийки, обогрева стекла, а так же кнопок А/С и рецеркуляции для дорестайла. Наматывается на штатный патрон
№14 - T5 Светодиод 4300к, из 3х маленьких светодиодов серии 3528. Светит хорошо.
№15 - T5 Светодиод 4300к, из 5ти светодиодов серии 2835. Светят чуток ярче чем №14
№16 - T5 Светодиод 5050 5000к, хорошо светит ярко, я такие светодиоды впаял в кнопки на дорестайле.
Пример . и еще
№17 - T5 Светодиод Синий, стоял у меня давно уже в окошках приборной панели на GT, и в окошках климата на Р11-144.
№18 - T5 COB Светодиод, светит очень ярко для малыша, но почему то работает не долго, начинает моргать.
№19 - Светодиод 2835, такие светодиоды использованны в платах подсветки приборной панели, отчет на Дорестайл , и Ставьте лайки, и репосты, может кому то покажется полезна статья.
