A LED izzó pl. elemlámpában, ki tud égni egy idő után? (Úgy mint egy sima villanykörte)

Egy LED, amit egy elemlámpában csak néha használsz jó lesz még az unokáidnak is.

Viszont ha van benne valami elektronika is, az valószínű előbb utóbb bedöglik, mert különben soha nem vennél új lámpát.

Először igyekszem néhány alap dolgot elmondani (itt most csak) két eltérő fényforrás tulajdoságairól. Elsősorban a "led izzó" kifejezésről írok, hogy azzal mi a baj.

"A LED izzó pl. elemlámpában, ki tud égni egy idő után?"

A led "izzó" nagyon rossz kifejezés a ledes fényforrásokra. Azért szoktak mégis izzót mondani, mert a régi elektromos fényforrások izzószállal működnek és ennek az elektron áramlás okán létrejövő termikusan gerjesztett tulajdonsága adja a fényt. Vagyis felizzik. Ezért legtöbben ehhez az izzáshoz társítjuk az elektromos világítást, mint olyant. Ha egy led felizzik annak az volt a legeslegutolsó fénykibocsájtása, és többé már csak üzemképtelen hulladék.

A LED-nél a fényt egy bizonyos félvezető tulajdonság, az elektron-lyuk rekombináció hozza létre. Ehhez nem szükséges termikus energiának (hőnek) létre jönni, habár bizonyos mértékben azért keletkezik hő (ezt igyekeznek a tervezéskor és gyártáskor megfelelő szerkezeti felépítéssel csökkenteni a jobb hatásfokú ledeknél).

Egyébként azt a mégis keletkező hőt el kell vezetni és át kell adni valamilyen környező közegnek, pl a levegőnek. Ezért szoktak hűtő bordát tenni a ledes fényforrásokra.

A led bizonyos meghajtás felett, megfelelő hűtés nélkül percek, de akár másodpercek alatt tönkre megy.

-- Amióta megjelentek a ledek úgy egyáltalán a köztudatban és elérhetők, már foglalkozom ezzel a témával. Kb 35 évvel ezelőtt találkoztam az első saját ledemmel. az gyenge fényű vörös led volt. Éppen csak lehetett láni a fényét. Azóta is mindenhol keresem róla az információt és sok mindent kitapasztaltam már ezekkel kapcsolatban. --

Tehát a LED nagyon érzékeny a túlmelegedésre.

A félvezető átmenet nem lépheti át a 130-150 celziusz fokot (ez ledenként eltérő lehet).

Ilyenkor a led talpa (amire a hűtő felület csatlakozik) kb 85 celziusz fokos lehet. (Ez ledenként több okból eltérő.)

Ennyit érdemes tudni most a fényforrások a működéséről, habár oldalakat lehetne tele írni a különböző fény keltési módokról, de itt csak az össze hasonlítás miatt vettem ezt a kettőt, mivel a kérdés megválaszolásához bőven elég ennyi is.

Vissza térve a két tárgyalt fényforráshoz..

Az izzó szálas fényforrásnál jókora energiát kell befektetni és ott tartani ahhoz, hogy az megközelítse az izzáshoz szükséges hőfokot. Addig még fényt sem látunk, de az energia jórészét már ott elfogyasztottuk, pedig fény csak ez fölött a hőfok felett keletkezik. A tényleges látható fényt ebben az esetben az izzásban lévő fém szál adja, a leírtak alapján talán érthető és eléggé pocsékoló módon.

A hagyományos izzószálas fényforrás ("körte" izzó) 1 Watt teljesítményű energiából 14 lumen fény teljesítményt képes előállítani. Az = 14 lm/W (lumen per Watt)

A 100 Wattos az 100-szor annyit, de az összehasonlításhoz egyszerűbb egy egységet vennünk és azt összevetni másikkal.

Egy legkorszerűbb led, 1 Watt teljesítményből 160 lumen fényt tud előállítani optimális esetben. (160lm/W)

A gyakorlatban ennél régebbi ledekkel találkozhatunk nagyobb eséllyel, aminek a hatásfoka is jóval kevesebb, kb. 70 lumen/1 wattból. Ezeknek a szín vissza adása sem mindig igazán jó. Többnyire sápadt hideg a régebbi ledek fénye. Viszont egyelőre annak nagyobb a valószínüsége, hogy régebben gyártott és a raktárakban felhalmozott kevésbé korszerű ledekkel találkozunk a kereskedelemben, viszonylag kedvezőbb áron, de még ez is több mint négyszeresét adja az izzó fényének, azonos fogyasztás mellett. Vagyis kb negyede még úgy is a fogyasztás.

Mi hogyan megy tönkre..?

Azt ismerjük, hogy a tényleges "körte" izzó hogyan megy tönkre.

A LED-nek különösen hosszú az élettartama. Jó esetben 3-5-10 év folyamatos működésre képes. Ez a jó hűtés meglététől is függ. A teljesen, katalógus adat értékre kihajtott led gyorsabban tönkre mehet, mert pl ha a levegő áramlás nem elegendő a ledes fényforrás körül, akkor teljes meghajtásnál túl melegedhet, mert általában nem szélsőséges paraméterekre tervezik.

Pl ha valamivel letakarjuk a ledes fényforrást, netán beporosodik vastagon a hő leadó felülete, akkor a LED chipben túl lépi a megengedett hőfokot a led anyaga és ettől gyorsabban, akár jóval gyorsabban tönkre megy, mint azt tervezték.

Lehet a lednek gyártási hibája. A teljesítmény LED kristályhoz termo kompressziós kötéssel hozzá rögzített arany szál kivezetések valamelyike leválhat. (Találkoztam ilyennel is de nem sűrűn.) Olyannal is találkoztam, hogy a led "felizzott".. természetesen nem a led izzott fel, hanem a led chip fölött lévő, hozzá vezető vékony arany huzal izzott fel a túláramtól. Villant egyet és elolvadt. Mikroszkóp alatt látszott a vékony arany szálon lévő kicsi gömböcske a szál darabon a szakadás két végén. Ettől véglegesen megszakadt az áramköre. A led tönkre ment.

Átlagos felhasználóként leginkább arra kell vigyázni, hogy a ledes fényforrásunk hűtését ne akadályozzuk, ha lehet. Ne takarjuk le, ne engedjünk vastag por réteget rárakódni a hő leadó részeire.

Vagy vegyünk példának egy kis kézi lámpát, aminek jókora fénye van és a fém burkolat melegszik is elég jól működés közben. Ha azt egy szél mentes szobában használjuk, akkor eléggé forróra felhevül a burkolat. Kint szabadban már a legkisebb légmozgás melett csak langyosra melegszik a lámpa burkolata. Ha ugyanezt pl egy száguldó kerékpáron nézzük meg, akkor akár hűvös lehet a burkolat, szinte alig érezhető a melegedés.

Viszont ha letakarjuk a működő lámpa burkolatát, akkor rövidesen elkezdődik a tönkre menetele. Negyed-fél óra alatt tönkre is mehet. Károsodik a led kristály és megég a sárgás fénypor, ami az elején látható, (megbarnul).

A led természetes elhasználódása során többnyire nem gyorsan megy tönkre, hanem alig észrevetően egyre kevesebb fényt ad és csak az tűnik majd fel, hogy lassan már arra sem lesz elég, hogy megelégedéssel használni tudjuk.

Már ment tönkre nálam led attól, hogy meghibásodott a hűtő felületre erősítése. Egy ideig szabadban, áramló levegőn elég sokáig működött és nem tűnt fel, hogy lassan halványodik a fénye.

Azután egyik alkalomal szobában, zárt légtér álló levegőjében használtam. Ennek kb fél órán belül legalább 80%-os fényerő csökkenés lett a vége. Az áramló levegő hiánya és a szerkezeti hiba miatt túl melegedett és rohamos károsodása megkezdődött. Majd 80 és aztán 90% és végül már alig világított amikor szétszedtem, mitől van ez. Végül kiderült. Nem volt megfelelő a felerősítés (ettől a hőátadás) a hűtő felület irányába.

Nagyjából ezek miatt megy tönkre egy led, de a leggyakoribb a hosszú üzem és a lassú, egyre gyengülő fény.

Még itt valaki írta, hogy a kiszolgáló elektronika is okozhat gondot. Ez nyilvánvaló. Amennyire bonyolult egy kiszolgáló áramkör, ott minden alkatrész és kötési pont egy-egy újabb hiba lehetőséget ad hozzá.

Az eleve hibás volt. Amikor megtervezték, már akkor rossznak számított, ha így viselkedett.

A led talp ponti hőmérséklete nem emelkedhet kb 85 Celziusz fok fölé.

Ha azt nézzük, akkor egy akár kicsivel is nagyobb hűtőfelületen legalább felére, vagy az alá esik a hőmérséklete. Az a lámpa amit rosszul terveztek, az nem lámpa hanem lámpának álcázott led temető.

Pl ha mindenféle hűtés nélkül bekapcsolsz egy ledet, akkor hiába tartod be az üzemi paraméterek közül az átfolyó áramot, mégis pillanatok alatt el fog égni. Megbarnul a kristály és elveszti a fényét.

"..ha mindenféle hűtés nélkül bekapcsolsz egy ledet, akkor hiába tartod be az üzemi paraméterek közül az átfolyó áramot, mégis pillanatok alatt el fog égni."

Itt tényleg kihagytam, hogy a teljesítmény ledekről van szó, mert az olyan természetesnek tűnik, legalábbis nekem. Te viszont kiszúrtad. :)

A huzal kivezetésű led chipek is melegednek, de ez úgy lett megtervezve, hogy a (20-30mA) áram mellett, a külső burkolata és a kivezetései elegendő hőt le tudnak sugározni, ahhoz, hogy ne emelkedjen a kritikus hőfok fölé.

Rengeteget kísérleteztem ledekkel. Eleinte huzal kivezetésűvel, aztán amikor megjelentek a jobb hatásfokú teljesítmény ledek, akkor azokkal is.

Járattam akkoriba 20-25mA-es ledeket 35-40 mA-en is. Viszont ahhoz a negatyv kivezetést hőkapcsolatba hoztam elszigetelt módon egy hűtőbordával. Úgy 200 db körül építettem egybe. Volt fénye!

Így világított. A teljesen sötét éjszakában készült a kép fent a HHHegyen a pilóta centrumnál. [link]

A ledeket három sorban szereltem egymás alá.

Külön ki-be lehetett kapcsolni mindegyik sort.

Amikor elkészült, akkor éppen időben voltam egy éjszakai úthoz és gyorsan üzemképessé akartam tenni, így egyetlen betáp kábel ment a kapcsolókhoz, habár korábban úgy terveztem, hogy mindegyik sorhoz külön kábel menjen az akkuktól. Így amikor lekapcsoltak kettő sort és csak egyetlen volt bekapcsolva, akkor arra nagyobb feszültség és áram jutott. Egy út alatt még nem is lett volna baj.

Az volt végül a baj vele, hogy mivel egyenként ki lehetett kapcsolni a sorokat. Amikor a lámpa első utjáról haza jöttem, nagyon meg voltam elégedve a fényével. Az újra kábelezésről pedig elfelejtkeztem.

Így huzamosabb ideig nagyobb áramon járt a legfelső led sor. Emiatt felment az árama 45-50 mA-re (20-30 helyett) és azt hosszabb ideig nem viselték el a ledek.

Túlmelegedtek és lassan megszakadt némelyik, míg a többieknek csökkent a fényereje a hő okozta károsodástól. Attól, hogy néhány kiesett a körből, még tovább nőtt az egy ledre eső áram. Így megfutottak a ledek, vagyis egyre csak nőtt a meghajtásuk.

Végülis csak az hibázik aki dolgozik.

Ez egy kicsit emlékeztet arra, amikor a csernobili erőműben járatták veszélyes paraméterekkel a reaktort, csak annak egészen súlyosak lettek a következményei.