Почему умирают светодиодные лампы2
Недавно вышел пост уважаемого @ammo1 "делаем вечную лампочку" который заслуженно стал популярен, но судя по комментариям не раскрыл для понимания сути модификации да просто меня бомбит со светодиодных ламп в форме ламп накаливания. Попробую дополнить.
Вечный источник света.
За сотню лет придумали огромное количество разных по принципу электрических ламп - от ламп накаливания с угольной нитью до безэлектродных ламп. При этом универсального решения нет до сих пор - для разных задач важны разные параметры. Где-то важен спектр, где-то долговечность, а где-то энергоэффективность. Очень интересно читать заметки про электрическое освещение конца 19 - начала 20 века, многие проблемы были известны уже тогда, но про пост не про историю. Я едва себя сдерживаю от соблазна взяться за новое интересное, не оформив предыдущее, так что пока ограничимся вот этой рекламой ламп 1917 года:
Срок службы ламп стал благодатной почвой для разных теорий заговора, приводя в пример, что есть столетняя лампа в пожарном депо - и работает до сих пор, пережив даже несколько веб камер, которые ее снимают. Производители якобы специально сговорились делать лампы накаливания со сроком службы не более 1000 часов. Но про это как-нибудь потом.
Когда появились белые светодиоды - пророчили революцию, обещали сроки службы в 100 000 часов, что на фоне 1000 часов у ламп накаливания - просто огромный скачок. Но вот реальные успехи оказались скромнее - я думаю почти каждый может привести пример, когда светодиодная лампа проработала всего лишь год, хотя обещали гораздо больше. Как же так?
Температура - главный враг.
Чисто интуитивно мы знаем, что для ускорения реакции нужно подогреть. Если подогреть детали - клей быстрее схватится, краска быстрее высохнет. Продукты в скороварке готовятся быстрее, поскольку повышенное давление позволяет поднять температуру. С техникой примерно то же самое - чем выше температура - тем быстрее процессы деградации. Изоляция кабеля может прослужить 50 лет при +25С, но рассыпаться в труху после года работы при +85С. Есть множество оговорок и исключений, но общая тенденция есть, особенно в электронике - чем ниже температура, тем выше срок службы.
Есть разные исследования, но наглядно я приведу вот этот график из документации - philips - это зависимость срока службы светодиода от температуры кристалла светодиода.
Видно, как какие то 10 градусов радикально сокращают срок службы светодиода. Так как выделение тепла неизбежно (КПД же у нас не 100%), разработчик должен принять меры для его отвода. Чем эффективнее система охлаждения тем ниже температура.
Обратная совместимость делает все хуже
Помимо самого светодиода в лампе есть драйвер - светодиод элемент нелинейный, и драйвер нужен для стабилизации тока через светодиод. Драйвер - устройство электронное и также с ростом температуры срок его службы сокращается. Поэтому важна температура лампы в целом - если отлично охлаждать светодиоды, но заставить драйвер работать при температуре +90, то лампы будут дохнуть уже из-за отказа драйвера, а не светодиодов.
И вот тут все становится еще веселее, если вспомнить, что большинство светодиодных ламп выпускается в форме ламп накаливания, для замены последних. А форма эта совсем не удобна для эффективного охлаждения! Усугубляет это плафон или закрытый светильник - лампе накаливания плевать на высокую температуру - она сделана из материалов которым и +200С не проблема, а вот светодиодные лампы перегреваются. С точки зрения охлаждения идеальной формой светодиодного светильника была бы большая тяжелая алюминиевая плита с оребрением.Собственно так промышленные светильники и выглядят:
Апофеозом такого маразма я считаю филаментные лампы - они максимально внешне похожи на лампы накаливания, но охлаждение кристаллов светодиодов максимально осложнено - они находятся на прозрачной подложке под слоем люминофора, закрепленные буквально на весу, когда все охлаждение только за счет конвекции газа в колбе.
Представьте, что вместо автомобилей, мы запихали моторы в стопоходящие машины и запрягаем их вместо лошадей, для сохранения совместимости. Красиво, но чудовищно с инженерной точки зрения.
Почему бы не сделать холодные лампы?
Ответ простой - маркетинг. Если сделать холодную долговечную лампу - ее трудно будет продать. Пока вы пытаетесь продать свою лампу на 10 Вт со световым потоком 1000 лм за 500 р, конкуренты продадут сотню ламп на 10 Вт со световым потоком 900 лм по 100 руб. За счет того, что уменьшат массу радиатора, уменьшат количество светодиодов - отжимая из каждого максимально возможный световой поток, вгоняя в предельные тепловые режимы. А заявленная гарантия в 3 года - вы много знаете людей, кто пойдет по гарантии менять сто рублевую лампу через 2,5 года после покупки?
К моему великому сожалению, быть отличным продуктом не значит хорошо продаваться.
В чем суть модификации, предлагаемой @ammo1?
Возьмем для наглядности вообще рандомную схему какого-нибудь драйвера светодиодов:
Любой драйвер имеет обратную связь, в данном случае это RSENSE включенный последовательно со светодиодами. Измеряя падение напряжения на нем, драйвер понимает - надо добавить тока через светодиоды или убавить, чтобы ток был стабильным (а мы помним, что светодиод -элемент нелинейный, и падение напряжения на нем зависит в том числе от температуры). Алексей нашел, что есть конкретная модель лампы, где разработчик в качестве этого RSENSE использовал два параллельно соединенных резистора. И если отломать один, то сопротивление цепи станет больше. Так как драйвер про это не знает, то он опираясь на изменившееся напряжение обратной связи будет занижать ток через светодиоды. У других моделей ламп такая переделка возможна, но придется перепаивать резистор, если он там один. А удовольствие это сомнительное, паять резистор на алюминиевом радиаторе.
Это как заставить таксиста ехать медленнее, просто перерисовав ему цифры на спидометре.
В итоге ток уменьшается, нагрев уменьшается - растет эффективность и долговечность.
--------------------------
Простите, хотелось выговориться, сильнее чем от запихивания светодиодов в формат лампы накаливания меня бомбит только от недолговечности техники. Беру перерыв на пару месяцев, ибо с понедельника буду в питере по работе, и до нормального компьютера не доберусь не скоро. Но по возвращении буду постить с удвоенной силой)
