As pequenas e modernas lâmpadas LED exigem dissipadores de calor externos?

Por volta de 2012, comprei uma luminária de chão LED IKEA "Stockholm" ( informações do produto ). Sua lâmpada foi queimada recentemente. ¹ Enquanto o produto foi anunciado como não reparável, desmontei a lâmpada. Os componentes da lâmpada parecem simples, exceto pelo dissipador de calor.

O produto possui um grande dissipador de calor de alumínio (aproximadamente 3 "de diâmetro, 1,5" de profundidade) ao redor da lâmpada LED. (A lâmpada parece ser PAR16.)

Minha pergunta é: Ao reparar esta lâmpada, preciso substituir o dissipador de calor ou as lâmpadas LED mais recentes não exigem um dissipador de calor externo? O dissipador de calor do produto foi colado (ou de outra forma permanentemente afixado) à lâmpada agora morta, e parece que terei muitos problemas para encontrar uma peça de reposição.

¹ Embora sua lâmpada tenha durado 20.000 horas, suspeito que tenha durado menos de um décimo disso.

Editar: agora que você postou mais fotos, vejo o que está fazendo. Vamos dar uma olhada em suas suposições aqui:

• Qualquer coisa que produza luz deve certamente ter algum tipo de "lâmpada".
• A lâmpada é frágil por natureza e inevitavelmente queimará.
• Quando uma lâmpada falha, quase sempre a lâmpada está queimando.
• Desfazer um acessório quando uma lâmpada queima é insano; deve ser substituível de alguma forma.
• Se um fabricante diz que não é substituível, isso não pode ser verdade.

Todas essas presunções estão completamente erradas com os LEDs.

Esse é um produto de consumo embalado com um LED montado permanentemente. Ele contém vários componentes, incluindo embalagem, uma fonte de alimentação que converte CA em corrente constante de que os LEDs precisam, um dissipador de calor robusto, os emissores de LED adequados e lentes para direcionar a luz.

Sim, você precisa de dissipadores de calor

Os emissores de LED usados ​​para iluminação produzem muito calor. Alguns são do próprio LED, e isso é decidido pela força do LED. Alguns são dos fósforos inerentemente ineficientes que transformam a luz azul em luz espectral.

Os LEDs são muito mais eficientes do que as lâmpadas incandescentes antigas, mas, mesmo assim, quase todos os watts de energia colocados em um emissor de LED se transformam em calor, não em luz. Isso significa que o dissipador de calor deve ser classificado para a potência do LED. O LED quer ser mantido o mais frio possível e, quanto mais frio for mantido, melhor funcionará. Mas você ainda vai ter muito calor.

Basicamente, não há como um LED de brilho funcionar por muito tempo sem um dissipador de calor.

Então, porque eles falharam?

Quando resfriado adequadamente, é provável que um emtter de LED sobreviva a todos nós. Se houver algum lugar que construtores baratos cortem custos, estará na fonte de alimentação . Esta é a parte que insere a tensão de rede de 120 / 230V e gera uma corrente contínua de corrente contínua para os emissores de LED apropriados. Os capacitores são o componente mais sensível - eles normalmente têm uma vida útil finita e você precisa se esforçar para especificar os realmente bons ou gastar um pouco mais em um design sem capacitor. Os principais pontos de falha são:

• Fonte de alimentação (principalmente capacitores)
• Fiação da lâmpada
• Danos ambientais
• LED descolando do dissipador de calor, causando superaquecimento
• Bloqueio do fluxo de ar no dissipador de calor
• Solda RoHS sem chumbo cristalizando ao longo dos anos - reflua a solda ou use solda de chumbo
• Lentes embaciadas ou descoloridas
• Emissores de LED mais baratos diminuem à medida que envelhecem

É pouco provável que o emissor de LED falhe. O que isso significa para os fabricantes de acessórios? Isso significa que tornar os LEDs removíveis é uma perda de tempo e, na verdade, torna o produto menos confiável, porque um problema de soquete é mais provável do que um problema de emissor de LED.

Com o próprio conceito de uma "lâmpada", ela dá ao fabricante a liberdade de projetar equipamentos como desejarem.

Isso significa que você estava latindo na árvore errada quando a desmontou, tentando encontrar a lâmpada substituível misteriosa. Provavelmente não havia nada de errado com os emissores adequados, a menos que viessem descolados do dissipador de calor. Dada a idade, provavelmente era um problema de fonte de alimentação. Você poderia ter testado isso com um voltímetro.

Mais sobre overdriving LEDs

Os emissores de LED (o chip dentro do produto "bulbo") são caros, uma abordagem comum de corte de custos é ultrapassar os LEDs. Os fabricantes esperam isso e especificam os LEDs para isso. Por exemplo, este Cree XP-G2 é avaliado em 1500ma, mas é especificado em 350ma. Observe que a maioria dos gráficos assume 350ma ou 85C.

Esta unidade (no código R4, 130lm nominal) produz a 85C (e você pode acompanhar na página 11, características elétricas e fluxo relativo versus gráficos de corrente ):

• Em 350ma, a tensão é de 2,8, os watts são de 0,98, os lúmens são 100% ou 130, lm / w é 133.
• Em 750ma, a tensão é 2,93, os watts são 2,20, os lúmens são 195% ou 253,5, lm / w é 115.
• Em 1125ma, a tensão é 3,05, os watts são 3,43, os lúmens são 270% ou 351, lm / w é 102.
• Em 1500ma, a tensão é 3,14, os watts são 4,71, os lúmens são 340% ou 442, lm / w é 94.

Isso assume 85C. Vá para a página 10 e você pode ver exatamente como as temperaturas mais baixas resultam em mais luz; 10% a mais a 25 ° C e 10% a menos a 125 ° C. Agora, observe o design térmico na página 13 e você verá onde o dispositivo requer uma redução para altas correntes e altas temperaturas.

Os fabricantes de lâmpadas equilibram o custo de mais emissores (para operar com mais eficiência) versus dissipadores de calor maiores em menos emissores. Geralmente eles precisam de um dissipador de calor, portanto, fazer um dissipador de calor um pouco maior é a opção mais barata.

Isso depende inteiramente da "lâmpada" - já que você está basicamente reconstruindo a lâmpada "não reparável", sua opção de lâmpada (ou fonte de luz) variará.

Observacionalmente, apesar de seu tamanho grande, as evidências (a vida útil curta) sugerem que o design geral da lâmpada pode não promover um resfriamento adequado, pois o calor excessivo é de longe a principal causa de vida útil curta das lâmpadas LED e de seus drivers. A falta de fluxo de ar ou outro projeto térmico ruim pode ter causado esse problema.

Minha experiência geral é que as "lâmpadas de LED" geralmente parecem oferecer serviços mais ruins do que as luminárias de LED projetadas para LEDs desde o início. Você pode chamar isso de o pior dos dois mundos, pois não pode ser reparado (como a maioria dos projetos anteriores), mas usa uma fonte de luz no estilo bulbo. Mas se você estiver atualizando com um LED do tipo "lâmpada", o dissipador de calor necessário deve ser incorporado à lâmpada (o que é um grande motivo para o comprometimento dos tipos de lâmpada - as "formas da lâmpada" geralmente não permitem o aquecimento adequado). é necessário permitir um fluxo de ar adequado ao redor da lâmpada (que é como muitas lâmpadas de LED são mortas, mesmo que sejam bem projetadas - as pessoas ignoram um pouco sobre não colocá-las em luminárias fechadas).

Vários dos projetos mais recentes conseguiram reduzir o calor residual e, geralmente, melhoram o gerenciamento térmico, apesar das restrições do formato da lâmpada - mas eu sugeriria que fosse possível comprar uma lâmpada de "tamanho completo", se possível, e usar uma lâmpada. Se você dividi-lo em um driver e LEDs como entidades separadas, há mais algumas opções, mas isso é mais um hobby eletrônico do que a maioria das pessoas gostaria de resolver em um reparo de lâmpada.

Você afirmou que a lâmpada parece ser PAR16 - supondo que você esteja correto - o que eu suspeito que você possa estar, já que alguns fabricantes utilizam componentes POTS para produzir um produto - e olhar para aquela lâmpada maluca que eu diria no seu caso é uma boa possibilidade - no entanto, eu não consigo ver tudo isso como você pode.

Nesse caso, você precisará do dissipador de calor - o dissipador de calor é um resfriamento adicional, considerando o espaço confinado do conjunto da lâmpada. A "cola" que a mantém unida também não é uma cola padrão - é um epóxi especial que permite a transferência de calor.

Agora, se não for um par 16, mas uma unidade especialmente fabricada - você precisará solicitar a peça ao fabricante - eles provavelmente não venderão apenas a lâmpada, mas também exigirão o dissipador de calor, como eu disse, a cola não é cola, mas é especial epóxi.

Espero que ajude você.