Основные причины падение светового потока и снижения качества света светодиодных ламп

Производители светодиодных ламп обещают очень большую длительность работы своих изделий от 20 тыс. часов и выше, самые современные светодиодные источники света способны работать без существенной потери своих характеристик до 100 тыс. часов.

Но существенной проблемой, с которой сталкиваются потребители, становится преждевременное снижение яркости светодиодных ламп, лент и модулей, а также смещение их цветовой температуры (обычно в сторону синего или желтого цветов).

Существует понятие эффективный срок службы – период падения мощности светового потока от начального на 30%. Хорошим примером деградации кристаллов светодиода служит данное изображение, только один из светодиодов на этом отрезке ленты сохранил первоначальную яркость.

Основные причины снижения светового потока

Перегрев

Перегрев светодиодных ламп - основная причина, из-за которой снижается яркость и качество светового потока. Несмотря на то, что такие источники света имеют очень высокий КПД, часть энергии все же преобразуется в тепло, большинство светодиодов не рассчитаны на нагрев выше 60-70 градусов (ряд современных изделий гарантированно работает без ухудшения характеристик при существенно более высоких температурах). На графике видно, что увеличение температуры на 11 градусов привело к снижению эффективного срока службы в несколько раз.

Конструкция типичной светодиодной лампы небольшой мощности

В большинстве ламп бытового класса размеры радиатора минимальны или его роль выполняет плата, на которой распаяны светодиоды. Более серьезные система охлаждения для светодиодных ламп (массивные радиаторы) используется при мощности от 18 Вт. В моделях с мощностью более 40-50 Вт, часто кроме радиатора используется еще и активная система охлаждения (куллер).

Также следует отметить, что особенно остро стоит проблема перегрева RGB светодиодов, поскольку красные светодиоды деградируют значительно быстрее, чем синие, что приводит к искажению цвета.

Перегрев светодиодов приводит к:

Деградации кристаллов светодиода. При перегреве возникают дефекты в кристаллических решетках, такие области не излучают свет, но при этом активно генерируют тепло, еще более усугубляя процессы деградации кристалла.

Вторым моментом является электрическая диффузия металлов, из-за которой в кристалл светодиода мигрируют атомы электродов, что приводит к нарушению кристаллической структуры p-n перехода и уменьшению напряжения на участках излучающих свет.

Выгорание люминофора. При перегреве люминофорное покрытие может выгорать, что приводит к падению яркости и изменению оттенка свечения, поскольку в спектре может появляться собственное излучение светодиодного кристалла.

Еще одной, не столь явной, проблемой перегрева светодиодных ламп становится ускоренное старение электролитических конденсаторов, это, в первую очередь, касается светодиодных ламп, где светодиоды и драйвер питания находятся в одном корпусе. Такие процессы могут привести к росту коэффициента пульсаций, что негативно сказывается на комфортном восприятии для глаза.

Помутнение оптической части

Оптическая система светодиода изготавливается из пластмассы или силикона, в некоторых случаях она может помутнеть, что, естественно, приводит к снижению интенсивности светового потока. Причиной становится или воздействие УФ-излучения, или сильный перегрев.

Механические повреждения и напряжения

При производстве и в процессе эксплуатации в светодиодах могут возникать участки внутреннего напряжения, они могут стать причиной обрыва контакта или ухудшения теплопередачи от кристалла на радиатор.

Что можно предпринять

Основным советом становится рекомендация – приобретать только качественные светодиодные лампы, ленты, модули и т.д. поскольку практически все зависит от производителя. Если производитель сэкономил на светодиодных кристаллах, люминофоре, системе охлаждения, драйвере питания и т.д., использовал устаревшее оборудование и технологии – срок службы лампы существенно сокращается. В то время как качественные изделия служат многие годы без таких явлений как деградация кристаллов светодиодов, выгорание люминофора и смещение цветового спектра.

При использовании светодиодных ламп в плафонах закрытого типа, когда отсутствует циркуляция воздуха, забирающего избыточное тепло, период эффективного срока службы может существенно снижаться. Также это касается и помещений с повышенной температурой – кухни, сауны и т.д.

Для светодиодных лент, особенно с мощными светодиодами и с большой плотностью их посадки, необходимо использовать алюминиевые профили или алюминиевые подложки, которые выступают в роли радиатора. Также необходимы качественные источники питания.