LED - GESTIONETERMICA
Gestione termica dei LEDEffetti sulla qualità della luce e sulla qualità della vita
En bref:
La gestione termica dei LED è fondamentale per la qualità e la durata della luce. I chip dei LED si guastano con il passare del tempo, il che porta a un degrado, ovvero a una continua diminuzione dell'emissione luminosa. La vita utile dei LED dipende dalle ore di funzionamento e da fattori quali la temperatura, l'alimentazione e la qualità dei materiali e viene considerata indipendentemente dal periodo di garanzia.
Degradazione
Durante il normale processo di invecchiamento di un chip LED, sul cristallo semiconduttore compaiono delle imperfezioni. L'aumento del numero di imperfezioni porta a una diminuzione non lineare dell'emissione luminosa della sorgente luminosa LED o dell'apparecchio di illuminazione LED con chip LED integrato. Questa riduzione del flusso luminoso è chiamata degradazione.
A differenza delle sorgenti luminose convenzionali, che guastano improvvisamente alla fine della loro vita utile, i LED perdono continuamente flusso luminoso e quindi brillano sempre meno. Per questo motivo non si parla di vita utile dei LED, ma di vita nominale o utile (flusso luminoso minimo specifico in un determinato momento).
Vita utile = ore di funzionamento = periodo in cui la soluzione illuminotecnica può ancora essere utilizzata in modo sensato con l'emissione luminosa ancora disponibile (diminuisce con il passare degli anni).
Premessa: in molti progetti e gare d'appalto è richiesta una vita utile di almeno 50.000 ore per i prodotti sotto l'aspetto L80|Bxx.
Vita utile e garanzia
La vita utile si riferisce solitamente al chip LED utilizzato e alla sua alimentazione di corrente. È indipendente dal periodo di garanzia, che inizia il giorno della consegna + 10 giorni da noi al cliente.
I diritti di garanzia si escludono durante il periodo di garanzia, indipendentemente dal fatto che il prodotto sia stato in funzione per 30.000 ore o non sia mai stato messo in funzione!
PS: Il punto di partenza per la garanzia da noi indicata è in particolare il periodo di garanzia che ci viene concesso dal nostro fornitore per il rispettivo prodotto. Per motivi di riassicurazione, la nostra garanzia al cliente non può di norma essere più lunga.
La durata dei LED è influenzata in modo significativo dai seguenti fattori:
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Temperatura di funzionamento e ambiente
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Alimentazione (corrente del driver)
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Processo di produzione dei chip LED
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Componenti del chip LED e materiali utilizzati
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Elettronica
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Natura e composizione chimica del silicone che funge da lente nel chip LED
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Qualità del fosforo utilizzato e del processo con cui viene applicato
Processo di invecchiamento artificiale in fase di test continuo
In primo luogo, viene misurato il flusso luminoso di una sorgente luminosa a LED o di un apparecchio di illuminazione con sorgente luminosa integrata (installato in modo permanente) nella sfera integrante. Seguono 6.000 ore di funzionamento di prova a lungo termine in una camera climatica a temperatura ambiente costante. Per simulare il processo di invecchiamento, i LED sono esposti a temperature costanti di 55° C, 85° C e a una temperatura esterna selezionabile dal produttore (25° C per ISOLED®). Vengono prelevati campioni casuali almeno ogni 1.000 ore per misurazioni intermedie del flusso luminoso.
I valori determinati durante il funzionamento continuo del test costituiscono la base per gli ulteriori calcoli della previsione valida del mantenimento del flusso luminoso con il metodo TM-21. Se i valori medi dei vari dati di misurazione vengono inseriti nel sistema di coordinate xy come previsto dal metodo TM-21, si ottiene una curva esponenziale (x = ore di funzionamento; y = flusso luminoso in %).
Metodo di prova per la classificazione della durata nominale dei LED (LM-80, TM-21)
La vita utile nominale delle lampade e degli apparecchi di illuminazione ISOLED® viene determinata e specificata utilizzando il metodo LM-80, indipendente dal produttore, o in conformità alle norme TM-21.
Il metodo LM-80 è uno standard industriale standardizzato che viene utilizzato per determinare la riduzione del flusso luminoso delle lampade e degli apparecchi LED. Questa procedura specifica in dettaglio come e in quali condizioni (soprattutto a temperature ambiente definite) devono essere testate le sorgenti luminose al fine di fornire dati comparativi validi per il calcolo della durata nominale utilizzando la procedura TM-21.
Metodo TM-21
Perdita di flusso luminoso sotto l'influenza di diverse temperature ambientali I risultati delle misurazioni si riferiscono alla durata nominale di 25.000 ore di funzionamento Lo standard di qualità ISOLED® è L70(6K)/B10
Determinazione della vita utile
Quando sviluppa un tipo di chip, il produttore del chip utilizza il metodo TM21 o LM80 per determinare la sua vita utile su un periodo di prova di almeno 3000 - massimo 9000 ore ed estrapola logaritmicamente i valori misurati dopo questo "breve" periodo di derating (processo di invecchiamento).
Finora abbiamo spazzolato la vita utile dei nostri prodotti sulla confezione, nel catalogo e nel negozio sotto l'aspetto L70|B10.
Ciò significa che chiediamo al produttore di chip dopo quante ore di funzionamento il 10% degli esemplari in prova ha ancora un flusso luminoso (=lumen) inferiore al 70% del valore originale e in questo modo il 90% ha ancora più del 70% del valore lumen originale.
È possibile utilizzare una formula per convertire la vita utile in altri aspetti (modi di vedere le cose).
Da il Catalogo 2024 e, a mano a mano, sulle confezioni dei nuovi lotti di produzione del prossimo anno, saremo guidati dall'UE e dal suo regolamento sulla progettazione ecocompatibile 2019/2020, in cui per "vita utile" si intende un'indicazione sotto l'aspetto L70|B50.
n modo che il 50% degli apparecchi abbia un flusso luminoso inferiore al 70% della potenza originaria dopo il periodo specificato, la cifra oraria stampata è naturalmente più alta rispetto all'attuale aspetto L70|B10; se tale specifica sia opportuna e la soluzione illuminotecnica con un flusso luminoso così ridotto possa davvero essere utilizzata in modo sensato fino alla fine di questo periodo è discutibile con una specifica L70|B50.
Finché questo non sarà il caso, le schede tecniche dei nostri articoli contengono informazioni sulla vita utile relative a 6 diversi aspetti:
Il metodo TM-21 per la determinazione della vita utile delle sorgenti luminose LED è ancora valido, ma è stato ulteriormente sviluppato attraverso aggiornamenti. L'attuale standard è l'ANSI/IES TM-21-21, che è stato rivisto per affinare ulteriormente le formule per il calcolo del mantenimento del flusso luminoso.
TM-21 prevede il mantenimento del flusso luminoso sulla base dei dati LM-80 raccolti per almeno 6.000 ore. Fornisce un metodo standardizzato per prevedere la durata prevista dei LED a diverse temperature e correnti di funzionamento. Le ultime revisioni dello standard TM-21, tra cui TM-21-19 e TM-21-21, hanno introdotto ulteriori metodi di interpolazione per migliorare la precisione delle proiezioni, in particolare quando la temperatura e la corrente di esercizio non corrispondono esattamente alle condizioni di test LM-80.
Nota
La vita utile calcolata non può superare sei volte il periodo di prova. In caso contrario, la durata del test deve essere estesa. Ad esempio, per specificare una vita utile nominale di 50.000 ore in conformità al test LM-80, è necessario effettuare un funzionamento di prova continuo di almeno 8.333 ore.
Per gli ISOLED® L80/B50!
Lo standard di qualità ISOLED® per la vita utile delle sorgenti luminose/lampade LED è L80/B50. Questo valore indica, (L80) che il flusso luminoso (lumen) di una sorgente luminosa/lampada LED non scenda al di sotto del 70% del valore di uscita definito al termine della vita utile nominale specificata (indicata nella scheda tecnica del prodotto)
Esempio: lampadina LED E27 8 W | 1.000 lumen | ore di funzionamento secondo la scheda tecnica: 20.000 h
Dopo 20.000 ore di funzionamento, il 100% di queste lampadine LED E27 emette ancora almeno 700 lumen di flusso luminoso. Almeno il 90% di tutti gli articoli di questo tipo di prodotto ha una resa significativamente superiore e produce più di 700 lumen.
ATTENZIONE - INFORMAZIONI IMPORTANTI
Durata nominale completa con una corretta gestione termica
1. Osservare e rispettare le specifiche del produttore per quanto riguarda i limiti di temperatura ambiente!
2. Assicurare una sufficiente circolazione naturale dell'aria (convezione)!
a. Apparecchi LED chiusi:idealmente, l'aria calda deve poter uscire in alto attraverso un'apertura o essere dissipata attraverso un ponte termico o un dissipatore di calore integrato. Mantenere la distanza tra la sorgente luminosa e l'involucro in conformità alle specifiche del produttore. Non coprire il retro dei dissipatori di calore integrati!!
b. L ampade da incasso a LED nel tessuto dell'edificio o nei controsoffitti: lasciare uno spazio sufficiente tra il dissipatore di calore posteriore e il tessuto dell'edificio per lo scambio di calore - NON coprire con materiali isolanti o altro!
3. Evitare l'esposizione prolungata alla luce solare diretta e indiretta (tramite riflettori come superfici metalliche o di vetro riflettenti)!
Nota: Effetti fisici tardivi
Curiosamente, i danni fisici e i danni alle sorgenti luminose/luci LED (ad es. difetti nel dielettrico dei condensatori installati) causati dalle temperature eccessive possono diventare evidenti solo a temperature inferiori allo zero. Le sorgenti luminose potrebbero iniziare a lampeggiare, poiché la resistenza di avanzamento dei condensatori e dei circuiti integrati potrebbe essere cambiata.
Convezione naturale e raffreddamento
I chip LED e l'intera elettronica di una sorgente luminosa LED generano calore durante il funzionamento. In alcuni casi, all'interno di un apparecchio chiuso si raggiungono temperature fino a 70° C, anche in caso di dissipazione intelligente/efficiente del calore, ad esempio tramite un dissipatore integrato.
Negli ambienti esterni, gli apparecchi LED possono raggiungere temperature interne superiori a 80° C anche quando sono spenti, ad esempio nelle giornate di sole. Sono esposti a influenze esterne come la temperatura dell'aria esterna e la radiazione solare diretta e indiretta (attraverso il metallo, il vetro e altre superfici riflettenti). In questo modo l'alloggiamento in metallo/vetro si riscalda ancora di più.
Se le sorgenti luminose LED vengono fatte funzionare a una temperatura ambiente troppo alta o troppo bassa troppo alta o troppo bassa, ciò ha un notevole impatto negativo sulle prestazioni questo ha un notevole impatto negativo su prestazioni, colore della luce e e naturalmente sulla durata di vita! In particolare i diodi ad emissione luminosa diodi ad emissione luminosa, condensatori elettrolitici e circuiti integrati driver e ICS driver ne risentono.
In ogni caso, la circolazione naturale dell'aria circolazione dell'aria o di raffreddamento per mantenere un Equilibrio termico deve essere garantita!
Effetti frequenti dovuti all'elevata temperatura ambiente
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Sfarfallio aumentato (inconsciamente percepibile)
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Lampeggiamento visibile (consapevolmente percepibile)
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Ronzio udibile
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Forte deterioramento della resa cromatica (diminuzione del valore CRI)
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Scostamento del colore (la temperatura del colorediventa notevolmente più fredda)
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Maggiori correnti di spunto
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Peggioramento del comportamento di dimmerazione
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Guasto parziale o completo dei chip LED
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LED
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Fulminazione dei Chips LED
Questi effetti negativi possono apparire anche dopo un tempo di funzionamento molto breve.
Attenersi quindi alle temperature ambientali consigliate nelle schede tecniche!
Sia come parte dei test QA obbligatori che per classificare la durata nominale, presso ISOLED® tutte le sorgenti luminose/lampade LED con chip LED integrato vengono misurate in una delle due sfere di integrazione (diametro 0,5 m e 1,7 m).
RACCOMANDAZIONE
Doppia altezza | Triplo diametro
Convertitore di durata di lavoro
Dopo le ore di funzionamento specificate h (= vita utile), questo è il numero di B% delle unità fornite che hanno un flusso luminoso inferiore a L% dei lumen originali.
Risultati:
U_stundenL70B50:
U_stundenL80B10:
U_stundenL80B50:
U_stundenL90B10:
U_stundenL90B50:
Domande frequenti sulla gestione termica dei LED
I LED generano calore durante il funzionamento, soprattutto nel chip stesso. Se questo calore non viene dissipato in modo efficiente, la temperatura del LED aumenta, accelerando l’invecchiamento del cristallo semiconduttore. Ciò riduce la luminosità, può modificare la qualità del colore e riduce notevolmente la durata della lampada. Una buona gestione termica garantisce una dissipazione controllata del calore, mantenendo qualità luminosa costante, efficienza energetica e luminari a lunga durata.
Il degrado indica la perdita lenta e progressiva della luminosità di un LED nel tempo. A differenza delle lampade a incandescenza che si guastano improvvisamente, i LED diminuiscono gradualmente in luminosità. ISOLED ne tiene conto nella scelta dei prodotti e nella pianificazione, garantendo che l’illuminazione raggiunga la luminosità desiderata per tutta la durata.
Alte temperature ambientali aumentano la temperatura del chip, riducendo il flusso luminoso, causando variazioni di colore e aumentando il rischio di guasti. Temperature basse influenzano principalmente il comportamento di riscaldamento ma possono ridurre leggermente l’efficienza luminosa. Pertanto, è cruciale pianificare il luogo di installazione, scegliere dissipatori o profili e garantire una ventilazione sufficiente.
La temperatura operativa ottimale è tipicamente intorno a 25 °C sull’involucro. Temperature superiori a 70 °C accelerano l’invecchiamento dei chip LED, riducono l’efficienza luminosa e possono ridurre notevolmente la durata. I prodotti ISOLED sono progettati per funzionare in modo stabile e affidabile anche a temperature più elevate, se installati correttamente.
"Vita utile: periodo durante il quale un LED fornisce almeno il 70 % del flusso luminoso originale (L70).
Garanzia: periodo durante il quale il produttore è responsabile di eventuali difetti.
Significa: anche dopo la scadenza della garanzia, il LED può ancora emettere luce, ma la luminosità diminuisce gradualmente."
ISOLED utilizza procedure standardizzate come LM-80 (misurazione della riduzione del flusso luminoso in condizioni definite) e TM-21 (proiezione della durata). Questi test forniscono dati affidabili per calcolare realisticamente la durata operativa prevista e pianificare progetti secondo le norme.
Il calore viene dissipato tramite radiazione, convezione e conduzione. Una ventilazione insufficiente può aumentare notevolmente la temperatura di esercizio, influenzando qualità della luce e durata. ISOLED raccomanda una sufficiente circolazione dell’aria o l’uso di dissipatori quando si installano in involucri, soffitti o profili stretti.
Una dissipazione insufficiente può causare sfarfallio, variazioni di colore o guasti precoci del driver. Anche l’efficienza diminuisce, aumentando il consumo energetico. I prodotti ISOLED sono progettati per una dissipazione termica efficace per minimizzare questi effetti.
"Scegliere apparecchi con gestione termica efficiente
Assicurare sufficiente circolazione dell’aria
Evitare l’esposizione diretta alla luce solare
Usare profili in alluminio o dissipatori per strisce flex
Operare entro le temperature ambientali specificate"
Sì, ISOLED offre prodotti con dissipatori integrati, profili in alluminio o involucri speciali che dirigono efficacemente il calore. Questi apparecchi sono particolarmente adatti ad applicazioni in spazi ristretti, controsoffitti o con alta densità di potenza.
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