Деградация светодиодов: основные причины и особенности

Качество чипов

Одой из основных причин, почему происходит деградация светодиодов, считается плохое качество используемых чипов. Несмотря на то, что компаний-производителей достаточно много, большая их часть применяет кристаллы, которые изготавливают на однотипной технологии первого поколения – прототипы Nichia, которые обладают прозрачным р-контактом.

Это считается самой дешевой технологией, которая широко используется в мобильных устройствах. Такая светодиодная лампа ведет себя достаточно плохо в условиях горячего окружения. А это означает, что их применение в качестве освещения, нежелательное. Помимо этого, если сравнивать характеристики таких кристаллов с их аналогами, что относятся к прототипу Nichia, то у них нет ничего совместного и общего. Это объясняется тем, что кристаллы выращиваются с пренебрежением и несоблюдением основных технологических процессов, а также с использованием некачественного оборудования.

Тепловыделение

Деградация LED источников света также проявляется и при тепловыделении. Так как корпус для осветительных элементов разработан давно, то процесс его сборки осуществляется высокоавтоматизированным способом. Старый светодиод отлично подходит для такого корпуса, но он совершенно не рассчитан для ярких светодиодов. Посадочное гнездо в установке не должно превышать 12 мм, соответственно старый корпус уже не в состоянии отводить отходящее тепло. Из-за этого чип не способен избежать такого явления, как деградация.

График ниже указывает, как зависит срок службы кристаллов от повышения температуры:

Деградация светодиодов — потеря яркости и цвета

Одним из последствий преждевременного выхода из строя светодиодов является цветовой сдвиг (color shift). Цветовой сдвиг проявляется в существенном изменении спектрального состава источника света, в результате чего изменяется цветовая температура и цветопередача. Цветовой сдвиг может быть временным по причине определенных внешних условий, или постоянным, в результате физических изменений в светодиодных пакетах. Постоянный и заметный сдвиг в цвете может считаться параметрическим отказом светодиода, так как светодиод больше не соответствует техническим характеристикам, гарантированным производителем.

Подавляющее большинство светодиодных осветительных приборов, доступных на рынке, используют светодиоды с фосфорным покрытием. Степень и направление сдвига цвета зависит от механизма деградации светодиода, который, в свою очередь, зависит от конкретного типа светодиодов. Светодиоды, произведенные с помощью одного из способов нанесения люминофора на светодиод, показали свертывание люминофора относительно светодиодного чипа, вызывая сдвиг в сторону синего цвета — светодиод начинает светиться голубым цветом вместо белого. При другом способе нанесения покрытия было отмечено, что светодиод деградирует с цветовым сдвигом в сторону желтого, поскольку высокие температуры вызывают воздушные зазоры, между люминесцентным покрытием и светодиодным чипом, происходит «расслаивание» светодиода.

деградация светодиодов — свертывание и отслоение люминофора

В технологии производства новейших поколений светодиодов проблемы свертывания и расщепления люминофора учтены, что значительно улучшает стабильность цвета. Однако, такие неисправности светодиода могут произойти в результате других факторов, таких как старение материалов оптики и драйвера. Таким образом, деградация светодиода может произойти еще в пределах номинального срока службы изделия.

Деградация светодиодов может явиться особенно существенной проблемой там, где точность цветопередачи имеет особое значение, например в медицинских учреждениях, в помещениях выставочных залов и музейных помещениях. А в этом видео можно увидеть как светодиоды потеряли яркость в результате деградации:

Причиной такой деградации (тусклый свет светодиодов) могли стать:

— некачественная сборка и/или компоненты светодиодной ленты;

— блок питания/драйвер, который не соответствует параметрам светодиодной ленты;

— перегрев светодиодной ленты, для которой необходим радиатор- профиль для светодиодной ленты.

Неправильная эксплуатация

Ну и последняя причина деградации светодиодных лент и ламп — неправильная эксплуатация данных осветительных приборов. Дело в том, что перегрев может возникнуть не только из-за конструктивных особенностей изделия, но и из-за того, что пользователь, сознательно купивший дешевую китайскую LED продукцию, как минимум не продумал хороший отвод тепла. Если говорить о светодиодных лентах, то их рекомендуется крепить на алюминиевый профиль, который поможет спасти диоды от перегрева и дальнейшей деградации.

Однако эту причину нельзя назвать настолько оправданной и часто происходящей, т.к. все же низкое качество сборки, неправильно подобранные чипы и осознанное использование дешевых компонентов производителями является основными факторами, из-за которых светодиоды светятся тускло или по разному!

Напоследок рекомендуем просмотреть наглядный пример деградации LED ленты:

Теперь вы знаете, что такое деградация светодиодов и какие причины ее возникновения. Советуем вам приобретать LED продукцию только от проверенных производителей, чтобы в дальнейшем не столкнуться с данным явлением!

Обязательно прочитайте:

Лучшие производители светодиодных ламп
Конструкция светодиодов Chip On Board
Причины искрения розетки

Нарушение основных этапов сборки

В гонке за клиентами, среди большой конкуренции, китайские компании-производители не особо следят и контролируют процесс сборки устройства. Это послужило возникновению еще одной причины деградации светодиодов — из-за некачественной сборки осветительных приборов. В этом случае компании-производители работают по простому принципу – главное не качество, а количество. И как результат, светодиодная лампа служит потребителям намного меньше, чем указано в технических характеристиках LED ламп.

Однако сложно определить, почему светодиод плохо работает и ухудшает свои свойства, какие факторы на это влияют. Деградация может быть различной.

Диод помещается в корпус, у которого характеристики и свойства значительно уступают по качеству. Однако такая светодиодная лампа полностью соответствует всем техническим характеристикам, поэтому изначально считается годной. Ее яркость, цветовая температура, напряжение и прочие параметры соответствуют данным, что прописаны в спецификации производителя. А так как закупочная цена у таких осветительных элементов низкая и доступная, то их закупают многие импортеры. Однако срок службы у таких источников света на порядок меньше того срока, что указан в паспорте и составляет всего лишь несколько сотен часов вместо нескольких тысяч. Этот факт подтвердился в ходе испытаний и эксплуатации компонентов.

Какое освещение должно быть в теплице

Лучше всего на рост любых культур влияют красные и синие световые лучи. При организации искусственного нельзя забывать о естественном освещении! Источники света одного цвета подойдут только для цветов, что сделает их ярче и красочнее.

В списке ниже рассмотрено влияние определенного цвета световых лучей на растения:

синие лучи ускоряют процесс фотосинтеза, обогащая его;
зеленые или желтые – деформируют и изменяют толщину стебля;
красные и оранжевые улучшают цветение, но здесь главное не переборщить, иначе растение погибнет;
ультрафиолетовые лучи повышают количество витаминов, формируемых в листьях.

Для монтажа правильного освещения и повышения урожайности руководствуйтесь следующими рекомендациями:

Инфракрасные или ультрафиолетовые лучи, продолжительное время воздействующие на стебли и листья, ухудшают урожай.
Экспериментируйте и определите идеальное расстояние между источником света и листьями.
Не забывайте о нормах освещения – читайте специализированные книги, в которых указывается, какое освещение подходит для определенных культур.

Характеристики кукурузы

В качестве примера с большим временем эксплуатации будет рассмотрена кукуруза с цоколем Е27 и напряжением 220В. Примерное непрерывное время работы этой лампы составляет 2 года, то есть 17,000 – 20,000 часов.

Светодиодная лампочка на SMD 5630

Светодиодная лампа была куплена на Aliexpress, и была поставлена в коридор на лестничной площадке, из-за того, что я заказывал белого света, а одна а оказалась холодного свечения. Эксплуатировалась в замкнутом пространстве, в прозрачном рифленом плафоне, и плафон при этом был температуры окружающего воздуха. За это время пластик на кукурузе пожелтел и явно стали видны следы деградации люминофора на диодах, которые обнажили внутренности светодиодов SMD 5630 под силиконовой поверхностью.

В ней использованы диоды низкого качества от мелкокитайского производителя, которые включены на 30% от общепринятой мощности, на 0,15 Вт вместо 0,5 Ватт. Таким образом, производитель защищает его от преждевременного снижения характеристик и обеспечивает приемлемую длительность использования.

Диоды бюджетные китайские, на 0,15W, вместо положенных популярных 0,5W. Этим китайцы умело пользуются, то есть обманывают. Выдают их за полватные. Кто покупает первый раз и не разбирается в этом, не поймет что его обманули. Это я подробно описал в статье про выбор светодиодных лент, сравнивая цены, мощность и конечную выгоду.

Это интересно: Освещение в коридоре квартиры – фото и видео идеи, обзор светильников: разбираем детально

Материалы для наклеивания

Светодиодная полоса имеет стандартную самоклеящуюся основу. Но для длительной фиксации на шероховатых поверхностях, например, деревянных, она непригодна. Перечень материалов, которыми можно приклеить светодиодную ленту, следующий: алюминиевый профиль, скотч для led-ленты, алюминиевый скотч, быстросхватывающийся клей. Они улучшаю свойства и повышают эффективность крепления.

Скотч для светодиодной ленты

Серийно выпускаемые ленты представляют собой печатную плату со светодиодами, закрепленную на двухстороннем скотче. Его свободная сторона, используемая для монтажа, защищена гладкой транспортировочной пленкой. У качественных моделей на нее нанесена маркировка 3М.

Как приклеить светодиодную ленту:

На предварительно подготовленную поверхность наносят разметку.
К контактам подсветки припаивают или с использованием коннектора присоединяют провода, блок питания; устанавливают выключатель.
С помощью острого предмета отделяют начало ленты от защитной пленки, освобождают участок длиной 15-20 см.
Прикладывают полосу со светодиодами к поверхности и плотно прижимают.
Постепенно освобождая участки скотча от пленки, полностью приклеивают ленту по размеченной траектории. При выполнении соединений в углах ее не перегибают, а используют угловые коннекторы или паяют.
Устанавливают блок питания в удобном защищенном от влаги месте.

Следует точно прикладывать ленту к разметке. При неправильном ее расположении после отсоединения скотч теряет свойства. Прочно прикрепить его повторно будет проблематично.

Алюминиевый профиль

Оптимальное крепление для светодиодной подсветки – алюминиевые профили. Они используются для протяженных мощных моделей SMD 2835 и SMD 5630, 5730 и для популярных на основе светодиодов SMD 5050. Для крепления конструкций мощностью более 14 Вт их применение обязательно.

Профили бывают накладные, врезные, угловые. Светодиодная подсветка вклеивается внутрь профиля, а он монтируется на выбранную поверхность.

Свойства алюминиевого профиля:

к ровному и гладкому основанию идеально прилегает самоклеящаяся поверхность ленты;
легко и прочно прикрепляется к плоскости монтажа;
через алюминиевую поверхность отводится тепло, образующееся при работе светодиодов;
матовый рассеиватель, которым закрывается фронтальная часть профиля, придает приятный внешний вид и делает освещение более мягким.

Правильный клей для светодиодной ленты обеспечивает быстросхватывающееся соединение. С этой задачей справляются клеящие вещества:

на основе цианакрилата, получившие название суперклей, например «Момент Супер»;
на основе каучука или силикона, например, жидкие гвозди «Титан» или «Момент Монтаж».

Рекомендации по фиксации на клей:

Суперклей наносят точечно через 50 – 100 мм. Так лента надежно фиксируется и при необходимости ее проще демонтировать, чем при нанесении клея сплошным слоем.
Полосу со светодиодами прикладывают основанием к поверхности, на которую нанесен клей, и уверенно прижимают.

Клеевое соединение используют на вертикальных, наклонных пористых поверхностях. Оно устойчиво к воздействию температур и влажности. К правильно обработанной поверхности лента прихватывается за 20-60 сек. Полностью они склеиваются не более чем за 2 часа. Клеем можно прикрепить светодиодную ленту к металлу, дереву, пластику, обоям, стеклу.

Алюминиевый скотч

При невозможности использовать профиль led-ленты малой и средней мощности (6-10 Вт) крепят на алюминиевый или фольгированный скотч. Его поверхность обладает теплоотводящими свойствами и может выполнять функцию светоотражателя.

Алюминиевый скотч для светодиодной ленты наклеивают на поверхность по заранее нанесенной разметке. Для обеспечения хорошего соединения на него точечно наносят суперклей. Затем на скотч крепят полоску со светодиодами.

Другие крепления

Если led-лента упрятана или внешний вид не имеет значения, для фиксации можно использовать:

одноразовые нейлоновые стяжки;
пластиковые хомуты.

Не следует крепить светодиодную ленту с помощью скоб строительным степлером.

Распространение получили два способа наклеить светодиодную ленту: на скотч и на клей. Скотч со временем отклеивается. Прочность такого монтажа повышается при использовании суперклея. Оптимально крепить подсветку с помощью профиля из алюминия.

Особенности конструкции

LED-Технология

Прежде чем рассуждать о том, насколько эффективным является светодиодное освещение в теплице, стоит разобраться с конструкцией используемых приборов.

Итак, что же представляет собой современный светодиодный светильник?

Как правило, используемые в агротехнике модели комплектуются несколькими десятками LED-ламп. Чем больше таких ламп входит в конструкцию прибора, тем выше его мощность, и тем эффективнее он освещает расположенные под ним растения.
Конструкция лампы также может быть различной: в некоторых устройствах используются исключительно однодиодные элементы, в то время как другие модели комплектуются лампами, работающими на нескольких светодиодах.
В любом случае все детали светильника собираются в единую цепь, которая присоединяется к блоку питания. Использование управляющих схем позволяет контролировать работу устройства, включая и отключая участки цепи, а также регулируя яркость освещения.

Блочная модель в металлическом корпусе со встроенным радиатором

Также немаловажной деталью подобных тепличных ламп является радиатор. Основная причина использования данного элемента заключается в необходимости отведения тепла от самого диода

При этом лицевая часть практически не нагревается, а все тепло передается к пластинам радиатора.

Установка в теплице

В последнее время освещение теплиц светодиодами стало достаточно популярным. Помимо теплиц данная технология применяется также в оранжереях, зимних садах, травяных аквариумах – т.е. практически везде, где нужно обеспечить максимальную эффективность роста растений.

Установка ламп на стеллаже

Как правило, фабрично изготовленные светодиоды для теплиц выпускаются в достаточно прочных корпусах, препятствующих попаданию влаги на контакты.

Кроме того, они снабжаются специальными приспособлениями, существенно облегчающими монтаж:

Наиболее распространена подвесная технология монтажа LED-светильников. Устройство закрепляется на потолке или несущей конструкции с помощью тросов или цепей, и опускается на необходимую высоту. Низкая температура рабочей области позволяет помещать лампу достаточно близко от растений, что повышает интенсивность светопоглощения.
Реже лампы устанавливаются на самом потолке

При этом стоит выбирать модели с рефлекторами: хоть светодиоды и излучают узконаправленный световой поток, но все же минимизировать его потери стоит.
Кстати, следует принимать во внимание, что угол освещения у ламп этого типа невелик. Именно по этой причине нужно очень внимательно планировать их размещение, иначе часть грядок рискует остаться в тени, и недополучить световых волн.

Переносная модель для вертикального монтажа Кроме модульных моделей, которые монтируются в пластиковых или металлических корпусах, иногда применяется также светодиодная лента для теплиц:

Как правило, для подсветки растений используются ленты с достаточно мощными диодами.
Очень важно, чтобы лента была защищена от влаги, поскольку в противном случае она выйдет из строя уже после нескольких поливов. Оптимальными являются классы влагозащиты IP65 – IP67.
Для дополнительного удобства и точного направления светового потока ленты монтируются в специальных алюминиевых кожухах.. Лента, используемая в растениеводстве Но по большому счету ленты хороши только для декоративного освещения

Так что, если вы хотите обеспечить достойный урожай — выбирайте качественные модульные устройства

Лента, используемая в растениеводстве Но по большому счету ленты хороши только для декоративного освещения. Так что, если вы хотите обеспечить достойный урожай — выбирайте качественные модульные устройства.

Неправильная эксплуатация

Ну и последняя причина деградация светодиодных лент и ламп — неправильная эксплуатация данных осветительных приборов. Дело в том, что перегрев может возникнуть не только из-за конструктивных особенностей изделия, но и из-за того, что пользователь, сознательно купивший дешевую китайскую LED продукцию, как минимум не продумал хороший отвод тепла. Если говорить о светодиодных лентах, то их рекомендуется крепить на алюминиевый профиль, который поможет спасти диоды от перегрева и дальнейшей деградации.

Напоследок рекомендуем просмотреть наглядный пример деградации LED ленты:

Объективная деградация светодиодов со временем

Под деградацией светодиодов со временем понимают процесс естественного старения LED-элементов. В частности, это относится к светодиодам белого цвета. Их изначально синий поток света корректируется покрытием из люминофора. При разрушении слоя люминофора со временем спектр цветовой температуры меняется в сторону холодных голубоватых оттенков. Показатели естественной деградации рассчитывают производители и указывают в спецификации к светотехническим изделиям.

Однако важно понимать, что исследования долговечности и корректной работы светодиодов проводятся в лабораторных условиях при определенном температурном и влажностном режиме. При эксплуатации светодиодов в реальных условиях показатели их долговечности могут быть объективно ниже

Тепловыделение

График ниже указывает, как зависит срок службы кристаллов от повышения температуры:

Ресурс

График деградации от температуры и времени

Что же будет, когда он отработает указанное производителем время? Общепринятым стандартом считается, что за период указанной длительности работы яркость светодиода упадет на 30%.

Это правило в основном действует на именитых производителей, который соблюдают стандарты, а мелкие и неизвестные производители могут отходить от стандартных правил, с целью завышения параметров и технических характеристик светодиодных ламп. Они могут запросто указать стандартную длительность работы для модели, при этом умолчав, что при этом яркость упадет до 50%.

Во избежание различных неприятных сюрпизов, требуйте продавца настоящие сертификаты на продукцию. Если сертификатов нет, то подсунуть могут что угодно. Еще одна сопутствующая проблема, это будет непонятно, относится сертификат к этим диодам или он от другой партии.

Это интересно: Установка светильника Армстронг и подключение — схема, видео, фото