سوف المكثفات الكهربائية تسبب حقا عمر قصير من مصابيح LED?

وكثيرا ما يسمع أن الحياة القصيرة لمصابيح LED يرجع أساسا إلى قصر عمر إمدادات الطاقة, ويرجع العمر القصير لمصدر الطاقة إلى العمر القصير للمكثف الإلكتروليتي. هذه الادعاءات يمكن أن تكون منطقية. حيث أن السوق غارق في عدد كبير من المكثفات الإلكتروليتية قصيرة العمر والأقل شأنا, إلى جانب التنافس على الأسعار, تستخدم بعض الشركات المصنعة لإضاءة LED هذه المكثفات الإلكتروليتية قصيرة العمر الرديئة بغض النظر عن الجودة.

إذن ما هو بالضبط الوضع الفعلي?

1. يعتمد عمر المكثف الإلكتروليتي على درجة الحرارة المحيطة عندما يعمل

كيف يتم تعريف حياة المكثفات الإلكتروليتية? بالتأكيد في ساعات. لكن, إذا كان مؤشر عمر مكثف إلكتروليتي هو 1,000 ساعات, هذا لا يعني أن المكثف الإلكتروليتي يفشل بعد ألف ساعة, ولكن فقط أن يتم تقليل قدرة المكثف الإلكتروليتي بمقدار النصف بعد 1,000 ساعات. إذا كان 20uF, والآن هو فقط 10uF.

وبالاضافه الي, عندما نتحدث عن مؤشر عمر المكثفات الإلكتروليتية, يجب ذكر الحياة تحت درجة حرارة العمل. وعادة ما يتم تحديده على أنه الحياة عند درجة حرارة محيطة تبلغ 105 °C.

وذلك لأن المكثفات الإلكتروليتية التي نستخدمها عادة هي مكثفات إلكتروليتية تستخدم المنحل بالكهرباء السائل اليوم.. لذلك بالطبع, إذا كان المنحل بالكهرباء جافا, من المؤكد أن السعة ستختفي. كلما ارتفعت درجة الحرارة, كلما كان المنحل بالكهرباء أسهل سوف يتبخر. ذلك, يجب أن يشير مؤشر عمر المكثف الإلكتروليتي إلى الحياة تحت أي درجة حرارة محيطة.

لذلك يتم وضع علامة على جميع المكثفات الإلكتروليتية حاليا عند 105 °C. على سبيل المثال, المكثف الإلكتروليتي الأكثر شيوعا له حياة فقط 1,000 ساعات في 105 °C. ولكن إذا كنت تعتقد أن حياة جميع المكثفات الإلكتروليتية هي فقط 1,000 ساعات. سيكون ذلك خطأ.

ببساطة, إذا كانت درجة الحرارة المحيطة أعلى 105 °C, ستكون حياتها أقل من 1,000 ساعات, وإذا كانت درجة الحرارة المحيطة أقل من 105 °C, ستكون حياتها أكثر من 1,000 ساعات. هل هناك علاقة كمية عامة بين الحياة ودرجة الحرارة? طبعًا.

واحدة من أبسط وأسهل الطرق لحساب العلاقات هي أنه مقابل كل زيادة بمقدار 10 درجات في درجة الحرارة المحيطة, يتم تقليل العمر بمقدار النصف; المقابل, لكل انخفاض بمقدار 10 درجات في درجة الحرارة المحيطة, يتم مضاعفة العمر الافتراضي. طبعًا, هذا مجرد تقدير بسيط, لكنها دقيقة جدا.

كما يتم وضع المكثفات الإلكتروليتية المستخدمة لبرامج تشغيل LED داخل غلاف مصابيح LED, نحتاج فقط إلى معرفة درجة الحرارة داخل تركيبات إضاءة LED لمعرفة العمر التشغيلي للمكثف الإلكتروليتي.

2. ما هي درجة الحرارة المحيطة في مصابيح LED?

لأنه في العديد من مصابيح LED يتم وضع مكثفات LED والإلكتروليتية في نفس السكن, درجة الحرارة البيئية للاثنين هي نفسها. يتم تحديد درجة الحرارة المحيطة بشكل أساسي من خلال توازن التدفئة والتبريد في LED ومصدر الطاقة. ويختلف وضع التدفئة والتبريد لكل مصباح LED, فكيف يمكننا معرفة درجة الحرارة المحيطة بها?

في الحقيقة, يمكن حساب هذه المشكلة في الاتجاه المعاكس, إنه, كمصباح LED مصمم بشكل جيد, يجب أن تكون درجة الحرارة المحيطة الداخلية المسموح بها ثابتة. وذلك لأن درجة حرارة تقاطع شريحة LED هي العامل الرئيسي الذي يحدد اضمحلال الضوء (العمر) من رقاقة LED. طبعًا, ترتبط درجة حرارة تقاطع LED أيضا بدرجة الحرارة المحيطة بها, طالما أن درجة حرارة التقاطع المسموح بها ل LED معروفة, يمكن حساب درجة الحرارة الداخلية لمصباح LED.

ولكن هناك ما لا يقل عن ثلاث مقاومات حرارية, وهي المقاومة الحرارية θjc من تقاطع شريحة LED إلى العلبة, والمقاومة الحرارية لحالة LED على سطح ركيزة الألومنيوم. في الحقيقة, يمر عبر لحام, احباط النحاس, والعزل للوحة الألومنيوم, في حين أن من أهمها المقاومة الحرارية لطبقة العزل, يشار إليها مجتمعة باسم θlv, والثالث هو المقاومة الحرارية θla من لوحة الألومنيوم إلى الهواء في الفقاعة.

لنأخذ 3014 اكتب LED على سبيل المثال. مقاومتها الحرارية θjc هي 90 °C / ث. لأن قوتها هي 0.1W فقط, الفرق في درجة الحرارة بين الداخل والخارج هو 9 °C. المقاومة الحرارية لركيزة الألومنيوم هي 1 °C / ث. للحصول على مصباح LED بقوة 10 وات نظرا لأن جميع مصابيح LED بقدرة 10 وات مثبتة على نفس ركيزة الألومنيوم, الفرق الكلي في درجة الحرارة هو 10 °C, والفرق الكلي في درجة الحرارة هو 19 °C. من الصعب تقدير θla النهائي لأنه مرتبط بدوران الهواء. عندما لا يتدفق الهواء الداخلي, الفرق في درجة الحرارة هو فقط حول 1 °C, وبالتالي فإن المجموع هو 20 °C. إنه, درجة حرارة تقاطع LED تساوي درجة الحرارة المحيطة زائد 20 °C.

لذلك يمكن أن تسمح درجة الحرارة المحيطة داخل المصباح 105 درجه? ما عليك سوى إلقاء نظرة على إحدى الصور أدناه. هذه هي العلاقة بين درجة حرارة تقاطع رقاقة LED من Cree وتوهين الضوء.

إذا كانت درجة الحرارة المحيطة 105 °C, ثم يجب أن تضيف على الأقل 20 °C إلى درجة حرارة التقاطع, لذا فإن درجة حرارة التقاطع حول 125 °C. لا يمكنك العثور عليه في هذا المنحنى, يمكنك فقط تقدير تقريبا حياتها فقط 4,000 ساعات. هذا غير مقبول على الإطلاق! وبعبارة أخرى., يجب أن تكون درجة الحرارة المحيطة في مصباح LED أقل بكثير من 105 °C!

يمكننا أن نرى بدوره ما يجب أن تكون عليه درجة الحرارة المحيطة بناء على عمر LED المطلوب. لنفترض أننا نطلب أن تكون حياة LED 100,000 ساعات, ثم درجة حرارة التقاطع الخاصة به يمكن أن تكون أقل فقط من 65 °C, لذلك يجب أن تكون درجة الحرارة المحيطة أقل من 45 °C. إنه, يجب أن تكون درجة الحرارة المحيطة بالعمل للمكثف الإلكتروليتي أقل من 45 °C.

3. العمر الفعلي للمكثفات الإلكتروليتية ذات الأعمار المختلفة عند درجة حرارة محيطة تبلغ 45 °C

الآن بعد أن عرفنا درجة الحرارة المحيطة بالعمل للمكثفات الإلكتروليتية في مصابيح LED الفعلية, يمكننا بسهولة حساب حياتها الفعلية. لقد أدرجنا العمر الفعلي للعديد من المكثفات الإلكتروليتية شائعة الاستخدام في الجدول أدناه.

يمكن أن نرى من الجدول أنه حتى المكثفات الإلكتروليتية الأكثر شيوعا مع حياة 1,000 ساعات يمكن أن تصل إلى حياة 64,000 ساعات في درجة حرارة محيطة من 45 °C. لمصابيح LED العادية الموسومة 50,000 ساعات, هذا يكفي.

4. طرق لإطالة عمر المكثفات الإلكتروليتية

4.1 إطالة عمرها حسب التصميم

في الحقيقة, لإطالة عمر المكثفات الإلكتروليتية, الطريقة بسيطة جدا, لأن نهاية عمرها يرجع أساسا إلى تبخر المنحل بالكهرباء السائل. إذا قمت بتحسين ختمه ومنعه من التبخر, سوف تمتد حياتها بشكل طبيعي.

وبالاضافه الي, من خلال اعتماد غطاء بلاستيكي فينولي مع قطب كهربائي ملفوف حول الجسم بأكمله وحشية مزدوجة مصنوعة خصيصا تعمل بإحكام مع قشرة الألومنيوم, يمكن أيضا تقليل فقدان المنحل بالكهرباء بشكل كبير.

4.2 إطالة عمره من الاستخدام

يمكن أن يؤدي تقليل تيار التموج أيضا إلى إطالة عمر الخدمة. إذا كان تيار التموج كبيرا جدا, يمكن تقليله باستخدام مكثفين بالتوازي.

4.3 اختيار مكثف مناسب لإطالة عمره

في اختيار المكثفات الإلكتروليتية, بالإضافة إلى استخدام مكثفات إلكتروليتية تحمل اسم العلامة التجارية لضمان الجودة, يجب أن يكون هناك هامش في الجهد والقدرة. على سبيل المثال, الجهد DC من 220V بعد تصحيح الجسر سيكون مرتفعا إلى 300V, ولكن يجب استخدام مكثفات إلكتروليتية 450 فولت على الأقل عند اختيار المكثفات الإلكتروليتية. إذا تم حساب أن هناك حاجة إلى 10uF, من الأفضل اختيار 20uF. يمكن لهذه التدابير أيضا إطالة عمر المكثفات الإلكتروليتية. لأن المقاومة المكافئة للمكثف وتيار التموج سيجعل درجة حرارته الداخلية أعلى من درجة الحرارة المحيطة, من الضروري ترك بعض الفسحة.

5.حماية المكثفات الإلكتروليتية

في بعض الأحيان حتى لو تم استخدام مكثف إلكتروليتي طويل العمر, غالبا ما يتم العثور على أن المكثف الإلكتروليتي مكسور. ما هو السبب في ذلك?

في الحقيقة, إذا كنت تعتقد أن جودة المكثفات الإلكتروليتية ليست كافية, ثم يجعل حقا المكثفات الإلكتروليتية تعاني من الظلم! في الحقيقة, في هذا الوقت, المكثف الكهربائي ليس هو الجاني, لكن الضحية. لماذا تقول بهذه الطريقة?

لأننا نعلم أنه على شبكة AC من الكهرباء في المدينة, غالبا ما تتسبب موجات البرق في حدوث طفرات لحظية في الجهد العالي. على الرغم من تنفيذ تدابير كبيرة للحماية من الصواعق لضربات البرق على شبكات الطاقة الكبيرة, لا يزال من المحتم أن يظهر التسرب في المنزل.

لتركيبات إضاءة LED التي تعمل بكهرباء المدينة, يجب عليك إضافة تدابير مضادة للزيادة المفاجئة إلى محطات إدخال التيار الكهربائي في مصدر الطاقة لمصابيح LED, بما في ذلك الصمامات ومقاومات الحماية من الجهد الزائد, لحماية المكونات التالية, خلاف ذلك, سيتم ثقب أي مكثفات إلكتروليتية طويلة العمر ذات علامة تجارية بواسطة جهد الطفرة.

إذا كان لديك أي أسئلة أو تحتاج إلى مساعدة في اختيار تركيبات إضاءة LED جيدة, الرجاء اتصل بنا مباشره. سيساعدك خبراء الإضاءة لدينا في الحصول على أفضل إضاءة لك احتياج.