Почему греются корпуса и цоколи энергосберегающих ламп?

5 причин почему перегреваются лампы

Если вы заметили, что лампы в светильниках ощутимо нагреваются или просто часто выходят из строя, а главное если подозреваете, что причиной тому высокая температура — то этот материал специально для вас.

Мы рассмотрим 5 основных причин перегрева ламп, способы диагностики и борьбы с ними.

Забегая вперёд скажу, большинство причин, ведущих к перегреву, вы сможете исправить сами, но есть и такие, разобраться с которыми поможет лишь профессиональный электрик. Поэтому, обязательно прочитайте всю статью, прежде чем принимать решение и действовать.

В первую очередь, я хочу рассказать о нормальных температурах, при которых могут работать лампы различного вида:

Рабочие температуры ламп:

— – в зависимости от мощности температура может превышать 200 oС

— – нагреваются даже сильнее ламп накаливания, более 250-300 oС
— —

70 oС
— –

60 oС
Конечно, точные температуры сильно зависят от многих факторов, в частности от мощности, но общее понимание эти показатели дают.
Важно знать, что светодиодные и люминесцентные лампы при работе нагреваются незначительно, до бытовых моделей можно дотронуться рукой, даже если они долгое время были включены. А галогенные и лампы накаливания, из-за принципа работы, прямо раскаляются. Из-за этого они имеют ограничения по местам и способам установки.
Несмотря на значительно различающиеся температурные режимы, каждому из этих видов вредит чрезмерный нагрев, сверх расчетных значений.
Объяснение этому простое, неважно рассчитана лампа на максимальную температуру +50 градусов или +500 oС, превышение этих температур одинаково вредят обеим.

Главным последствием перегрева является значительно сокращающийся срок службы и внезапный выход ламп из строя. Так как повышенные температуры разрушают их структуру, изменяют химический состав и физическое состояние элементов, всё это в целом приводит к раннему перегоранию лампочек.

Именно перегрев является одной из 7 основных причин, по которым лампочки сгорают, подробнее про остальные 6 факторов, читайте ЗДЕСЬ.

Почему перегреваются лампы – 5 основных причин

1. Дефект или заводской брак

Первой, самой простой причиной перегрева ламп при работе и быстрого их выхода из строя, является заводской брак или дефект.
Если при производстве были нарушены технологии изготовления или использованы не те материалы – это обязательно скажется на работе. Один из симптомов этого — перегрев.
Определить, что именно производственный брак стал причиной перегорания лампочки от нагрева – не всегда просто, особенно если проблема проявляется не сразу.

Если предыдущая лампа отслужила на этом же месте в светильнике весь положенный срок, а новая быстро перегорела, то высока вероятность, что вам попался бракованный экземпляр.
Нередко, от этого страдает целая партия. И вы, купив набор освещения для всей квартиры, можете безуспешно искать причину быстрого выхода из строя, хотя ответ простой – бракованные лампы.

Поэтому всегда проверяйте лампочки при покупке. Практически все современные электротехнические или строительные магазины, имеют стенд для проверки под любой цоколь.
В первое время после покупки и монтажа наблюдайте за работой новых ламп. Не оставляйте включенными светильники с ними на ночь или в своё отсутствие. Погоняйте их под нагрузкой в выходной день или вечером, когда все дома бодрствуют, чтобы убедиться, что они правильно функционируют.

2. недостаточный отвод тепла от светильника

Перегрев лампы и выход её из строя в связи с плохим отводом тепла часто случается, когда устанавливается лампочка большей мощности, чем должна быть по инструкции. Это усугубляется если плафон, сам светильник, способ и место его установки не обеспечивают достаточное охлаждение, препятствуя вертикальному движению воздуха.
Как вы знаете из школьного курса физики, теплый воздух поднимается вверх. Если по какой-то причине, например, из-за конструкции люстры или бра, тепло от лампы не уходит, а скапливается в плафоне, то со временем общая температура значительно повысится, т.к. тепло не будет эффективно рассеиваться, и лампочки начнут перегреваться.

Каждый светильник, при производстве, в зависимости от его конструкции, материалов изготовления и места установки, рассчитывается под определенный тип лампы, под определенный температурный режим работы.

Бывает так, что инструкцией предписывается необходимость устанавливать лампы накаливания мощностью до 50 Вт. А вы, желая чтобы устройство давало больше света, вкручиваете лампы на 100 Вт. При этом, соответственно, выделения тепла увеличиваются практически в два раза. Дальше есть два основных варианта: или сплавится плафон светильника, или, если он устойчив к высоким температурам, перегреется и сгорит лампа.

Как определить, что перегрев лампы вызван недостаточным отводом тепла

То, что горячий воздух плохо уходит от светильника, можно достаточно легко ощутить. Обычно, от плафона идёт жар, он нагревается сам и всё вокруг себя. Если вы заметили, что в одном из устройств периодически перегорают лампочки — просто понаблюдайте за ним под нагрузкой.
В начале статьи я указывал температуры нормальные для разных типов ламп. Если в вашем светильнике происходит ощутимо больший нагрев, а это можно определить термометром, тепловизором или просто поднеся к работающему долгое время светильнику руку или аккуратно дотронувшись до плафона (помните, что, например, галогенные лампы могут достигать температур более 300 градусов, их касаться нельзя), необходимо начать бороться с плохим теплоотводом.

Что делать, если лампы сгорают из-за перегрева от недостаточного отвода тепла
В первую очередь, необходимо четко следовать инструкциям производителя по типам и главное мощности ламп, допустимым к установке. Замените их на менее мощные, используйте современные светодиодные модели. У светильников не должно быть препятствий для вертикального движения воздуха, что позволит выводить тепло более эффективно. Это можно регулировать и положением плафона, выбором более удачного места установки, либо, если это потребуется, созданием дополнительных вент. отверстий, проверкой и чисткой существующих.

3. Нагрев элементов лампы из-за плохих контактов

Нередко лампы нагреваются из-за плохого прилегания их цоколя с контактными площадками патрона или разъема светильника, либо ненадёжного соединения электрических проводов.
Физически, объяснение этого эффекта достаточно простое: при повышении сопротивления прохождению электрического тока, из-за некачественного контакта, растет и температура в этой зоне. Это, в конечном итоге, приводит к перегреву самой лампочки, если раньше не разрушается контактная группа или разъем.

Как диагностировать и исправить плохой контакт в светильнике

Обычно, при перегреве ламп, я советую в первую очередь проверять вероятность именно этой проблемы. Нужно выкрутить лампочки, осмотреть их. Также внимательно обследовать разъем светильника и места соединения электрических проводов.
Главным и основным показателем нагрева контактов является нагар или налёт, которые препятствуют прохождению электрического тока. Такие места соединений будут выглядеть подгоревшими, или будут видны следы окисления. Все такие токопроводящие части необходимо тщательно зачистить, удалив нагар.
Нередко, со временем, ослабевают и прижимные контакты. Так, если изначально сильно закрутить в патроне лампу, контакты в патроне будут прижаты. Когда будете менять её на новую, и затяните её не так сильно, то такой контакт перестает быть надежным и будет греться. Поэтому старайтесь качественно затягивать лампочки с резьбовыми цоколями.
Всегда проверяйте, что подпружиненные контакты не просевшие или не продавленные. Их необходимо вернуть в начальное положение – отогнуть, чтобы при установке лампы обеспечивался надёжный контакт с цоколем.
Обязательно периодически осматривайте контактные площадки и места креплений проводов. Они должны быть надёжно затянуты, не допускается люфта и следов гари.

4. Повышенное напряжение в сети

Если в электрической сети повышенное напряжение, это обязательно вызовет больший нагрев ламп. Обычно от этого страдают лампочки накаливания и галогенные. В них нить накала или спираль, при прохождении тока с высоким напряжением, больше раскаляется, нагревая всё вокруг.
Современные светодиодные (LED) лампы, в корпусе которых встроен драйвер, от повышенного напряжения сети тоже перегреваются. В основным за счет нагрева элементов драйвера, а не светящегося диода.
Люминесцентные лампы от высокого напряжения напрямую не перегреваются. У таких светильников вспомогательные электронные компоненты, необходимые для работы, располагаются отдельно. Именно они берут проблемы сети на себя, это или балласт – ЭПРА или дроссель. На лампу, после них, подаётся электрический ток уже с нужными характеристиками.

Как определить, что на лампы поступает повышенное напряжение

В первую очередь, проблемы с напряжением напрямую отражаются на уровне свечения лампочек накаливания или галогенных. При повышенном – они будут светить ярче, при пониженном тусклее.
Обычно, высокое напряжение непостоянно, чаще происходят скачки, и вы обязательно заметите изменение интенсивности свечения. Это видимый сигнал, что есть какие-то проблемы с электросетью.
У источников света других типов, высокое напряжение проявляется нагревом электронных компонентов, установленных до них – блоков питания драйверов, стартера, балласта ЭПРА, дросселя и т.д.

Проще всего, в случае сомнений, достаточно замерить реальные показатели электрической сети. Как легко измерить напряжение самому с помощью мультиметра и вообзе как им пользоваться я рассказывал совсем недавно.

Если окажется, что у вас действительно высокое напряжение – лучше сразу обращаться к обслуживающей электросети дома организацию – Управляющую Компанию, ЖЭУ и т.д. Нередко к этому приводят серьезные, системные проблемы, справится с которыми своими силами вы вряд ли сможете.

5. Дополнительный нагрев светильника от соседних устройств и электроприборов.

Нередко, к недостаточной вентиляции плафона светильника, добавляется и его дополнительный нагрев от соседних электроприборов или отопительных систем. Что, в конечном итоге, приводит к перегреву ламп и их выходу из строя.
Физика этого процесса, я думаю, понятна всем. Но почему-то не всегда при монтаже светильника эта проблема бывает очевидна, до момента пока не начнут регулярно перегорать лампы.
Определить то, что светильник подвергается дополнительному нагреву от соседних устройств, электроприборов или элементов систем отопления, довольно просто.
Достаточно внимательно осмотреть место установки ламп, на предмет наличия вблизи любых источников повышенной температуры. Уже при визуальном контроле станет понятно, насколько сильно такое взаимодействие и какого его влияние на светильник.
Для исправления этой проблемы требуется либо убрать воздействие другого источника выделения тепла, например:
— переустановив светильник в другое место;
— обеспечить лучшее проветривание и отвод тепла от этого места;

Как видите, причин, которые могли бы привезти к перегреву ламп не так и много. Помните, что некоторые лампы – особенно галогенные, сами по себе достаточно сильно нагреваются и высокая температура их нормальное состояние. Это необходимо учитывать при выборе места и способа установки светильников с такими лампочками.
Перегрев опасен не только возможным быстрым выходом их из строя, намного страшнее вероятность возникновения пожара, которую также нельзя исключать. Поэтому, если вы обнаружили один из описанных выше симптомов внештатной работы ламп, их чрезмерного нагрева выше допустимых рабочих температур – обязательно примите меры, замените дефектную лампу, либо устраните причины, вызывающие это.
На сегодняшний момент, самый идеальный вариант – это использование светодиодных ламп, по своей стоимости они уже практически сравнялись с лампочками других типов, но по остальным характеристикам во многом их опережают. В частности, нагреваются они во время работы меньше.
Если же вы знаете другие распространенные причины перегрева – не стесняйтесь, пишите их в комментариях к статье, это будет полезно многим.

НАсколько сильно должны греться энергосберегающие лампы и не вредно ли это патронам?

В светильник вместо лампочек накаливания 40Вт вкрутил энергосберегающие Uniel по 13Вт (эквивалент 65Вт). Однако заметил, что цоколи очень сильно нагреваются.
вычитал на форуме, что потери у ламп накаливания идут за счёт инфракрасного излучения, а у люминисцентных-за счёт теплоты.

Какая предельная мощнось люминисцентных ламп должна быть, чтобы патрон не нагревался сильнее, чем при лампе накаливания 40Вт?

Реальный эквивалент 39-52 вата, остальное реклама.

zlnc написал :
Однако заметил, что цоколи очень сильно нагреваются.

Если нагоеваются до 50°-60° то это нормально.

zlnc написал :
Какая предельная мощнось люминисцентных ламп должна быть, чтобы патрон не нагревался сильнее, чем при лампе накаливания 40Вт?

Как минимум 40 ватт.

zlnc написал :
цоколи очень сильно нагреваются

Разумеется, они греются. Там электронная схема, транзисторы и т.д. Это объективная оценка? Чем меряли температуру?

zlnc написал :
В светильник вместо лампочек накаливания 40Вт вкрутил энергосберегающие Uniel по 13Вт

вкручены Osram на 23 Вт (эквивалент 130 Вт ) — «катастрофического» нагрева ламп и патронов не замечено

На практике, сороковка накаливания сильнее патрон греет.

Ну, что взъелись? Разные точки зрения как-раз помогают приблизится (хотя-бы отдалённо) к ИСТИНЕ (не досягаемой величине)

Alipapa написал :
А на практике, сороковка накаливания сильнее патрон греет.

Смайлик не заметили? Даже если вкрутить энергосберегающую лампу 120 ватт патрон будет грется меньше чем с лампой накаливания 40 ватт!

ЛН 40 Ватт — 38 Ватт в тепло (5% свет)
КЛЛ 40 Ватт — 30 Ватт в тепло (25% свет)

Все расчеты на вскидку и приблизительно.

Специально для Посититела:

Maxim_Al написал :
ЛН 40 Ватт — 38 Ватт в тепло (5% свет)
КЛЛ 40 Ватт — 30 Ватт в тепло (25% свет)

КЛЛ — почти всё тепло в цоколь, ЛН — только небольшая часть, она отдает тепло во все стороны, потому и колба такая горячая, поэтому КЛЛ 40 больше тепла будет отдавать цоколю. А если там 120 будет.

Вы рассматриваете вариант цоколь лампы вверх или вниз? Нагрев Раазный будет

В конструкции патронов учитывается перегрев. Т.е. нагрев от температуры окружающей среды на сколько-то утановленных градусов.
Всего для бытовых нужд существуют две температуры перегрева — это 50°С и 70°С.
Если про перегрев ни где не указано в маркировке, то перегрев значит для этого изделия допустим в 50°С.
Далее по стандарту при эксплуатации в помещении допускаются температуры от +5°С до +35°С.
Возьмем предельные значения 35+50=85°С. Т.е. 85°С максимальная рабочая температура для изделия, предназначенного для использования в быту (в помещении) и не имеющего на своем корпусе маркировки температуры перегрева.
Иногда, конкретно для патронов электролампочек, вместо температуры перегрева указывают максимальную мощность лампы накаливания, которую можно вкрутить в патрон.

Итак — патрон греется, замеряем тепературу его и в комнате — разница меньше 50°С — значит все нормально.
Человек обжигается от температуры выше 65°С. Поэтому, если патрон руками трогаете и не обжигаетесь, то температура в порядке.

Проблема перегрева осветительных светодиодов и пути ее решения

Если сравнивать со стремительно уходящими в прошлое источниками света, то светодиодные источники имеют всего один, но крайне серьезный изъян. Их долговечность и надежность в значительной степени зависят от эффективности отвода тепла от излучающих свет компонентов. Поэтому схема защиты светодиода от перегрева — важная составная часть любой качественной светодиодной системы освещения.

Среднестатистический осветительный светодиод десятикратно превосходит по энергоэффективности (экономичности) традиционную лампочку с нитью накаливания. Однако, если светодиод не установить на радиатор достаточной площади, то он скорее всего быстро выйдет из строя. Принято считать, не вдаваясь в подробности, что более эффективные осветительные светодиоды нуждаются в более эффективном отводе тепла чем обычные.

Давайте, тем не менее, рассмотрим проблему более глубоко. Оценим два фонаря: первый — галогенный, второй — светодиодный. И уже после — обратим внимание на способы сохранения долговечности светодиодов и продления жизни их драйверам. Дело в том, что защитная часть светодиодной системы освещения должна обеспечить безопасное функционирование как светодиодам, так и схемам — драйверам.

К примеру у нас имеется два фонаря. Оба устройства дают по 10 Вт световой мощности. Разница лишь в том, что прожектор на галогенной лампе требует 100 Вт электрической мощности, а светодиод — всего 30 Вт.

Мы знаем, что светодиоды эффективнее по производимому свету примерно в 10 раз, но в реальности они крайне чувствительны к высоким температурам, и для них поэтому очень важен температурный режим, при котором происходит преобразование энергии электрического тока — в свет.

Для светильника с галогенной лампой рабочая температура даже в +400 °C является безопасной нормой, в то время как для светодиодов температура кристалла в +115 °C уже критически опасна, а максимальная температура корпуса диода составляет всего +90 °C. Поэтому светодиоду нельзя давать перегреваться, и на то есть несколько причин.

С повышением температуры светоизлучающего перехода, световая эффективность светодиода понижается, и это зависит как от конструкции светодиода, так и от состояния окружающей среды. К тому же светодиоды в принципе отличаются отрицательным температурным коэффициентом прямого падения напряжения на переходе. Это значит, что с увеличением температуры перехода, прямое падение напряжения на нем уменьшается. Обычно данный коэффициент варьируется от -3 до -6 мВ/К.

Таким образом, если при 25 °C прямое падение напряжения на светодиоде составляет 3,3 В, то при 75 °C оно будет уже 3 или менее вольт. И если драйвер светодиода не уменьшает по мере роста температуры напряжение на всех светодиодах сборки, то в один прекрасный момент ток станет поддерживаться неадекватно высоким, что приведет к перегреву, перегрузке, дальнейшему снижению прямого падения напряжения, и еще более быстрому нарастанию температуры кристалла. Дешевые светодиодные светильники с резистивным ограничением тока часто проявляют данный недостаток в самый неожиданный момент.

Допуски по колебаниям напряжения блока питания в сочетании с различиями в прямом падении напряжения на светодиоде (на этапе производства светодиоды не идеально одинаковы по данному параметру), и в связи с отрицательным температурным коэффициентом падения напряжения — в любой момент эти факторы в совокупности могут вызвать нарушение безопасного режима функционирования светодиода и спровоцировать скатывание к его саморазрушению.

Конечно, если конструкция светодиодного светильника (особенно — радиатора) достаточно надежна, то кратковременными снижениями яркости можно пренебречь, так как они очень редки и перегревы эти кратковременны. Но если перегрев продолжителен, то превышение температуры сразу превращается в настоящую угрозу для светильника.

Причины выхода светодиодов из строя при их перегреве

Светодиоды разрушаются от перегрева по нескольким причинам. Первая причина — изменение механического напряжения внутри светоизлучающего кристалла и монолитной светодиодной сборки. Вторая — нарушение герметичности, проникновение влаги и окисление. Защитный эпоксидный слой деградирует, происходит расслоение на границах, контакты кристалла испытывают коррозию.

Третья — рост количества дислокаций в кристалле ведет к изменению путей тока и возникновению точек превышения плотности тока и, соответственно, к перегреву этих точек. Наконец — явление диффузии металлов на контактах при повышенной температуре, что также в конце концов приводит к неработоспособности светодиода.

Разработчики светодиодов всеми силами пытаются свести к минимуму данные факторы отказа, и поэтому все время технологически совершенствуют производственный процесс. Тем не менее из-за перегрева отказы все равно неизбежны, хотя и становятся реже с совершенствованием производственного процесса.

Механическое давление — самая частая причина преждевременного выхода светодиодов из строя. Суть в том, что при перегреве герметик размягчается, электрические контакты и соединительные проводники смещаются от «заводского» положения, а когда температура наконец падает, происходит охлаждение, и герметизирующее вещество вновь застывает, но при этом давит на уже немного смещенные соединения, что в итоге приводит к явному нарушению первоначально равномерной проводимости. Благо, светодиоды изготовленные без соединительных проводников практически лишены данного недостатка.

Паяные соединения между светодиодом и подложкой также испытывают похожую проблему. Регулярные циклические, не заметные на глаз, размягчения и затвердевания заканчиваются появлением трещин в пайках и нарушением исходного контакта. Вот почему встречаются отказы светодиодов по причине разрыва цепи питания, причем разрыв этот часто не виден. Чтобы предотвратить данную проблему, можно максимально уменьшить разницу между безопасной рабочей температурой светодиода и температурой окружающей среды.

Мощные светодиоды (потребляющие больше электрической мощности) дают больше света, но их световая отдача все же имеет ограничение. Вот почему у потребителей и производителей часто возникает опасный соблазн эксплуатировать светодиоды в светильнике на полную мощность, дабы получить максимально возможную яркость. Но это действительно опасно, если не обеспечить достаточно эффективного охлаждения.

Разумеется, дизайнеры хотят создавать элегантные светильники интересных форм, однако они порой забывают что необходимо обязательно обеспечить соответствующее движение воздуха и адекватный отвод тепла — это для светодиодов зачастую самое главное, следующее за стабилизированным и качественным источником питания.

Читайте также Цветущая терраса

Да и непосредственно установка светодиодных светильников важна. Если один светильник установлен над другим таким же мощным, то поток воздуха от нижнего светильника может быть замедлен верхним, и нижний будет находиться поэтому в худших температурных условиях. Либо например теплоизоляция в стене или на потолке помещения может помешать теплоотводу, даже если при конструировании светильника все тепловые расчеты были выполнены идеально и технологически он изготовлен максимально правильно. Все равно вероятность отказа повышается просто из-за необдуманного и неграмотного монтажа готового изделия.

Одно из достойных решений проблемы перегрева светодиодов — включение в схему драйвера температурной защиты с обратной связью именно по температуре. Когда температура излучателя по какой-нибудь причине опасно повысилась — для понижения мощности, с целью удержания температуры внутри безопасного диапазона, автоматически уменьшается ток.

Простейшее решение — добавить в схему термистор с положительным температурным коэффициентом (можно и с отрицательным температурным коэффициентом, но тогда схема должна инвертировать сигнал в цепи обратной связи).

Пример термической защиты с использованием термистора

Для примера рассмотрим схему на базе специализированного микроконтроллера с токоограничительной цепью. Когда температура поднимается выше определенного порога (задается термистором и резисторами), термистор с положительным коэффициентом сопротивления, закрепленный на радиаторе вместе со светодиодами, увеличивает свое сопротивление, что приводит к соответствующему уменьшению тока в выходной цепи драйвера.

В этом плане очень удобны схемы драйверов с регулировкой яркости по принципу ШИМ (широтно-импульсной модуляции), позволяющие одновременно и вручную регулировать яркость, и защищать светодиоды от перегрева.

Решение с термистором удобно тем, что изменение тока, а значит и уменьшение яркости, будет в такой схеме происходить плавно, незаметно для глаз и нервной системы, а значит ничего не будет мерцать и не вызовет у окружающих людей и животных раздражения. Температура верхней границы просто определяется выбором термистора и резистора. Это гораздо лучше решений с термодатчиками, которые просто резко размыкают цепь и дожидаются пока радиатор остынет, а потом снова включают освещение на полную яркость.

Специализированные микросхемы-драйверы светодиодов, безусловно, стоят денег, однако получаемые взамен надежность и долговечность работы светильника многократно окупят это вложение.

Стоит лишь вспомнить, что при соблюдении нормального температурного режима эксплуатации светодиодов их срок службы измеряется десятками тысяч часов, тогда и вопросы касательно материальных затрат на «правильный» драйвер отпадают сами собой.

Важно лишь обеспечить самому драйверу постоянную невысокую температуру, для этого всего лишь не нужно размещать его близко к радиатору светодиодов. Не правильно делают те, кто донельзя стремится уплотнить размещение компонентов внутри корпуса прожектора. Лучше вывести корпус драйвера отдельным блоком. Здесь безопасность и предусмотрительность — залог долговечности светодиодов.

Лучшие микросхемы для управления питанием светодиодов оснащены внутренними цепями защиты от собственного перегрева на тот случай если микросхема по конструктивным соображениям разработчика светильника все же должна размещаться в одном корпусе с заметно нагревающимися компонентами, такими как радиатор. Но лучше вообще не допускать перегрева микросхемы выше 70 °C и оснастить ее собственным радиатором. Тогда и светодиоды и микросхема драйвера проживут дольше.

Интересным может оказаться решение с применением двух последовательно соединенных термисторов в цепи термической защиты. Это будут разные термисторы, так как безопасные температурные границы у микросхемы и у светодиодов различны. А вот результат будет достигнут что надо — плавная регулировка яркости как при перегреве драйвера, так и при перегреве светодиодов.

Нагреваются ли светодиодные лампы во время работы

Современные светодиодные лампы гарантируют высокий уровень освещенности и потребляют очень мало энергии. Достоинства осветителей бесспорны, но следует выяснить, нагреваются ли светодиодные лампочки в процессе длительной эксплуатации. Для этого потребуется разобраться с конструкцией приборов, после чего сделать соответствующие выводы о порядке пользования.

Особенности конструкции светодиодных ламп
Откуда берется и куда расходуется тепловая энергия
Как сильно нагревается кристалл светодиодов
Какая лампочка не нагревается
Достоинства щадящего температурного режима

Особенности конструкции светодиодных ламп

Устройство светодиодной лампы

В основе конструкции изделий заложен принцип использования большого количества светодиодных чипов, размещенных на специальной теплоотводящей подложке. Все компоненты надежно укрыты под матовой светопроницаемой полусферой. Помимо основания, выполняющего функцию радиатора, в состав лампочки входят следующие обязательные узлы и элементы:

рассеиватель света (колпак);
печатная плата с комплектом точечных светодиодных излучателей;
радиатор, служащий для отвода тепла от кристаллов диодов;
электронный управляющий блок – драйвер;
цоколь лампочки.

Чтобы ознакомиться с внутренними частями светодиодного осветительного прибора, потребуется полностью разобрать его, разделив полусферы колпака, скрепленные надежными защелками.

Откуда берется и куда расходуется тепловая энергия

Подобно большинству известных осветительных приборов, у светодиодных аналогов коэффициент преобразования энергии в полезную излучаемую мощность меньше 100 процентов – колеблется в пределах 30-40%. Причины этому скрыты в особенностях устройства и функционирования излучающих элементов этого класса. Чтобы разобраться, куда расходуется подавляющая часть энергии, следует ознакомиться с тонкостями происходящих внутри светодиодов преобразовательных процессов.

В основу их работы заложены физические принципы, сильно отличающиеся от тех процессов, что наблюдаются в люминесцентных или обычных лампах накаливания. LED лампочки не нагреваются в прямом смысле этого слова. Они не рассеивают тепловую энергию в окружающее пространство, так как расходуют ее на подогрев внутреннего кристалла излучателя.

Если целенаправленно не отводить тепло от полупроводникового перехода, кристалл элемента в определенных условиях рискует перегреться, а затем полностью выгореть. Поэтому приборы, входящие в состав мощных светодиодных изделий, нуждаются в специальном отводе тепла. Конструкцией LED светильников с размещенными в них отдельными лампочками предусматривается специальная подложка, выполняющая эту функцию. Такой прием позволяет с высокой степенью вероятности сохранить светодиоды в целостности и продлить время их службы.

Как сильно нагревается кристалл светодиодов

Обычно показатель температуры нагрева линзы у LED элементов, которые способны перегреться только из-за серьезной ошибки, не учитывается с той точностью, которая характерна для других осветителей. Объясняется это тем, что он зависит от целого ряда факторов. Важнейшие из них:

температура, до которой естественно прогревается воздух вокруг лампочки;
материал радиатора, используемого для отвода тепловой энергии;
паспортная мощность одной лампочки.

Среднее значение температуры в районе линзы лампочки колеблется в диапазоне от 65 до 70 градусов по стандартной шкале Цельсия.

Какая лампочка не нагревается

Светодиодная лампа на 15 Вт с цоколем Е14

Ламп, которые не продуцируют тепло, в природе не существует. Объясняется это физическим принципом формирования светового излучения. С точки зрения классической науки физики, любая лампочка представляет собой преобразователь электрической энергии в ее разновидность. При этом в световое излучение превращается не более 40 процентов забираемой от источника тока мощности. Ее остатки рассеиваются в виде тепла в окружающую среду тем больше, чем меньше КПД этого светового элемента.

В качестве примера рассматриваются и сравниваются три различных варианта:

Верхняя зона колбы у лампы накаливания, например, при ста ваттах мощности разогревается почти до 280°C, температура цоколя достигает при этом 70°C.
У компактного люминесцентного осветителя мощностью 15 Вт больше всего перегревается его основание – место, где находится спираль. Ее температура достигает порой 130°C. Вместе с тем нагрев цокольной части в зоне расположения ЭПРА не превышает 60°C.
В светодиодных лампах значительнее всего нагревается металлопластиковое основание корпуса. По этой причине именно в этом месте устанавливается радиатор, позволяющий отводить тепло от светодиодов и не дающий лампочке разогреваться выше допустимой нормы.

Если рассматривать вопрос о тепловой отдаче ламп по их нагреву окружающего пространства – светодиоды не относятся к «холодным» светильникам, к которым в определенных ситуациях допускается прикасаться руками.

Достоинства щадящего температурного режима

Нагрев светодиодных ламп

Особенности отвода тепла от светодиодных ламп, не допускающие возможности нагреться ее рабочим частям выше 65-70 градусов, подчеркивают их преимущества перед другими излучающими изделиями. Отсутствие вредных для обитателей квартиры паров ртути, как это наблюдается в люминесцентных приборах, а также несравнимый с другими образцами осветителей срок службы превращают эти лампы в настоящий подарок для пользователя.

Достоинство светодиодных изделий состоит в том, что несмотря на внутренние потери тепла, они все равно гарантируют ощутимую экономию электроэнергии.

Светодиодные лампы лучше всего ведут себя в хорошо проветриваемых помещениях с искусственной (принудительной) вентиляцией. А ставить такие светильники в жарких и ограниченных по занимаемому пространству местах, не имеющих свободного доступа и циркуляции воздушных масс – значит подвергать изделия опасности.

Современные осветительные приборы, построенные на базе светодиодных ламп, относятся к категории относительно новой продукции, нуждающейся в постоянном контроле и доведении до кондиции. До тех пор, пока продолжается этот процесс – у каждого пользователя появляется возможность опробовать эту оригинальную новинку и испытать ее в различных режимах функционирования.

На вопросы о том, почему некоторая часть энергии ламп расходуется на тепло, и греются ли светодиодные лампы для дома, нельзя дать однозначного ответа. Все зависит от подхода к оценке процесса, который в этом случае в основном происходит внутри светодиодов и только отчасти распространяется на окружающее пространство.

Если лампа, значит, нагревается?!

Подписка на рассылку

ВКонтакте
Facebook
ok
Twitter
YouTube
Instagram
Яндекс.Дзен
TikTok

Большинство ламп во время работы нагреваются, и это может заметно повлиять на их выбор и условия эксплуатации. Например, в светильниках с пластиковыми или хрупкими хрустальными деталями безопаснее использовать лампы, которые почти не нагреваются (люминесцентные, светодиодные). Лампы накаливания и галогенные подходят для потолочных светильников, но их лучше избегать там, где ими может обжечься ребенок.

При выборе лампы учитывают ее рабочую температуру и температуру нагрева поверхности лампы. Рабочая температура лампы, она же цветовая, измеряется в кельвинах (К): теплый белый свет — 2700-3500 К, белый свет — 3500-5000 К, холодный белый, или «дневной свет» — от 4200 до 6200 К.

Теплый белый свет лучше подходит для жилых помещений, а лампы «дневного света» — для офисных.

Старые добрые лампы накаливания

Рабочая температура лампы накаливания (с вольфрамовой нитью) — 2200-3000 К, хотя бывает и до 3400 К. Она светит теплым желтоватым светом. Работать лампа накаливания может в самых суровых условиях. Перегрев или переохлаждение элементов лампы не влияет на срок ее службы.

Температура нити накаливания лампы достигает 2600-3000°С, из-за чего максимальная температура лампочки накаливания на поверхности достигает 250°С при мощности 75 Вт, 290°С — у лампы на 100 Вт. Особенно сильно нагреваются лампы, накрытые тканью или бумагой. Иногда перегретый внешний материал может загореться уже через час!

Эти лампы представляют определенную опасность, и при обращении с ними нужно выполнять определенные правила: не допускать перегрева материалов рядом с лампой, использовать термостойкую арматуру. Расстояние от лампы до горючего материала должно составлять минимум 2,5 см. Прикосновение к разогретой лампе практически гарантирует немедленный ожог.

Галогенные лампы

Известные недостатком галогенных ламп является сравнительно высокая теплоотдача. Хотя она ниже, чем у ламп накаливания, все же температура нагрева галогенной лампы может достигать 150°С. Неправильно подобранные или установленные лампы, встроенные в натяжной потолок, могут перегреть и оплавить его. Требования к безопасности, в целом, те же, что и для ламп накаливания.

Рабочая температура галогеновых ламп — от 2200 до 3000 К, то есть только теплый белый свет.

Люминесцентные (энергосберегающие) лампы

Диапазон рабочей температуры энергосберегающих ламп довольно широк — от 2700 до 7700 К. Работать люминесцентная лампа в российских условиях может только в помещении. При температуре ниже –10°С она может вообще не зажечься или светить тускло, хотя качественные модели выдерживают температуры от –20°С до +40°С.

Низкая температура нагрева энергосберегающих ламп — их явное преимущество. Температура люминесцентной лампы во время работы — до 50-60°С, ее можно держать руками и не обжечься. В закрытом плафоне лампа может нагреться до 90°С. В таком случае плафон защищает человека от ожогов и сам выдерживает подобный нагрев, но срок службы лампы значительно сокращается. Люминесцентные лампы славятся низким уровнем пожароопасности, их можно использовать в светильниках с корпусом из нестойких материалов.

Светодиодные лампы

Температура нагрева светодиодных ламп редко достигает 40°С на поверхности, благодаря чему их можно устанавливать практически где угодно, включая влажные и плохо вентилируемые помещения. Также их безопасно встраивать в различные поверхности, в том числе легко возгораемые. Цветовая (рабочая) температура светодиодных ламп бывает всех типов — от 2600 до 7000 К.

Минимальное энергопотребление, минимальный нагрев поверхности, минимальный риск возгорания делают светодиодные лампы самыми безопасными из всех существующих на рынке.

Греется светильник точечный в потолке из ПВХ панелей. Решение проблемы

Нежданный сюрприз при установке точечного освещения гарантирован многим. Как он проявляется? Сильно греется светильник, так как лампа передает избыточное тепло на корпус. А теперь представьте, что осветительный прибор вмонтирован в подвесной (натяжной) потолок из панелей ПВХ (МДФ или вагонки). Чем это чревато? В лучшем случае — расплавлением и деформацией посадочного места.

Чтобы перестраховаться и приобрести безопасные точечные светильники для подвесных потолков, нужно знать характеристики конкретных ламп освещения и ознакомиться с объективными отзывами людей, пользующимися ими. К сожалению, не задумываясь об избыточном нагреве, я лично столкнулся с данной проблемой. После покупки светильников под цоколь GU5.3, лампы к ним подбирались лишь исходя из цены (дешевой) и мощности (50 Вт). А после их установки в потолок из ПВХ панелей, было обнаружено, что по истечении 10 — 15 минут работы ламп, к корпусам светильников невозможно дотронуться рукой. Они настолько нагревается, что дальнейшее использование вмонтированных в них ламп (в конкретном случае — галогенных) становиться небезопасным.

Почему греется светильник с галогенными лампами

Чтобы разобраться в причинах нагревания точечного светильника, необходимо изучить конструкцию и принцип работы галогенной лампы. Конструктивно данная лампа представляет собой резервуар, дополненный галогенидами (парами йода и брома). По сути, это та же лампа со спиралью накаливания. Принципиальное отличие лишь в наличии буферного газа, благодаря которому температура спирали из вольфрамовой проволоки повышается.

Конструкция галогенной лампы:

	a — низковольтная капсульная лампа.
	b — лампа с отражателем для встраиваемых светильников.
	c — лампа под патрон с резьбой Эдисона.
	1 — вольфрамовая нить (спираль).
	2 — стеклянная колба.
	3 — электроды.
	4 — контактная группа.
	5 — отражатель (рефлектор).

Принцип работы галогенной лампы (галогенный цикл):

Галогены (йод или бром) вступают в реакцию с вольфрамом, не давая ему оседать на колбе.
Обратный процесс происходит вблизи тела накала, где соединения при нагреве распадаются, и атомы вольфрама возвращаются на спираль.

Несмотря на то, что галогенный цикл значительно улучшает производительность и срок эксплуатации, все же главным недостатком ламп данного типа является их высокая теплоотдача.

Температура нагрева галогенной лампы в зависимости от потребляемой мощности может достигать 150°С, что значительно сокращают область ее применения. Такие лампы не рекомендуется монтировать в точечный светильник потолка из панелей ПВХ, натяжного потолка (критическая точка нагрева для поливинилхлоридных потолков составляет 70⁰C).

Греется ли светодиодная лампа

Основной элемент светодиодной (LED) лампы — светоизлучающий диод. В зависимости от мощности лампы, таких диодов на корпусе может быть смонтировано от нескольких до нескольких десятков штук.

Светодиод представляет собой полупроводник, издающий свечение при прохождении через него электрического тока в одном направлении. Данный диод имеет узкий спектр излучения, зависящий от химического состава полупроводника. Более детально на конструкции и принципе работы останавливаться не будем. Раскроем лишь основной интересующий вопрос — греются ли светодиодные лампы.

Светодиодные лампы нагреваются — это факт. Но, в отличие от обычных и галогенных ламп накаливания, температура корпуса светодиодной лампы в рабочем состоянии не достигает критических значений и колеблется в пределах от 15°C до 70-80°С.

Почему греются светодиодные лампы? Тепло в процессе работы выделяется на кристалле полупроводникового перехода. Если не отводить тепло от данной площадки, то кристалл перегревается и перегорает. Поэтому, светодиоды в LED лампах устанавливаются на печатной плате, имеющей хорошие показатели теплопроводности. Печатная плата в свою очередь крепится к радиатору, который аккумулирует и постепенно выводит излишки тепла.

Помимо низкой теплоотдачи LED лампы выделяются минимальным потреблением электроэнергии, незначительной восприимчивостью к циклам включений/выключений и высоким сроком службы (от 20 000 до 100 000 тысяч часов работы).

Единственное обстоятельство, которое может заставить задуматься перед покупкой светодиодов высокая цена. Однако, учитывая что светодиодные лампы служат долго и потребляют в 5 — 6 раз меньше электроэнергии, разница в цене вполне оправдана.

Какую лампу использовать в подвесном потолке из панелей ПВХ

Точечное освещение в подвесных конструкциях из панелей ПВХ (или натяжных потолках) должно соответствовать ряду требований. Основное — температура нагрева лампы и корпуса светильника. Материал рассматриваемых потолков, обладая низкой термостойкостью, под воздействием больших температур может пожелтеть, покрыться пятнами, растрескаться и утратить эластичность. Уберечься от данных деформаций можно подобрав оптимальный источник света. На личном примере, выбирая межу галогенной или LED лампой, оптимальным оказался последний вариант.

Определившись, что температура нагрева светодиодных ламп невысокая, а цена в 2 — 3 раза выше галогенных образцов, дополнительно рекомендуется изучить полный сравнительный анализ:

Критерий	Светодиодные лампы (LED)	Галогенные лампы
Принцип работы	В основу светодиодного освещения заложен принцип работы полупроводников. Энергия образуется в ходе движения положительных и отрицательных зарядов, и максимальная ее часть выделяется в виде фотонов видимого света.	Принцип действия схож с работой лампы накаливания. Вольфрамовая спираль является телом накаливания в галогенных лампах. Она накаливается до свечения под воздействием электрического тока. Галогениды, находящиеся в колбе со спиралью возвращают вольфрамовые испарения к телу накаливания, значительно продлевая работоспособность лампы.
Наполнение колбы лампы	Наполнение колбы не имеет значение, так как свет исходит непосредственно от диодов и не имеет химической составляющей.	Внутри колбы вакуум или инертный газ (азот, аргон, криптон). Вольфрамовая нить дополнена активными веществами, которые отвечают за химический цикл.
Нагревание в процессе свечения	Светодиодные лампы имеют минимальный нагрев – до 70°С.	У галогенных ламп сравнительно высокая теплоотдача — 150°С.
Распределение и потребление электроэнергии	Почти вся электроэнергия направляется на образование фотонов света. Энергопотребление в 8 — 10 раз ниже, чем у обычных ламп накаливания.	Большая часть энергии потребляется на накаливание нити, и незначительная — на образование света. Энергопотребление на 20-50% ниже, чем у обычных ламп накаливания.
Срок службы	От 30000 до 100000 часов работы.	От 2000 до 2500 часов работы.
Эквивалент мощности (Ватт)	Для замены лампы накаливания в 100 Ватт, потребуется светодиодная лампа мощностью 10 Ватт.	Для замены лампы накаливания в 100 Ватт, потребуется галогенная лампа мощностью 60 Ватт.
Яркость (Lm)	800 Lm.	700 Lm.
Варианты оттенка светового потока	Свет может быть теплого, нейтрального или холодного (белого цвета), цветным (в зависимости от диодов).	Теплая, близкая к белому цветовая тональность. Лампы обладают высокой цветопередачей.
Время развития максимальной яркости	2-3 секунды.	2-3 секунды.
Ограничения	Не стоит использовать LED лампы в условиях, где необходимо равномерное распределение света, так как светодиоды дают строго направленный световой поток.	Лампы сильно нагреваются, поэтому не допускается их применение в пожароопасных светильниках и люстрах. Также не стоит использовать их в сетях с сильными скачками напряжения.
Температурный диапазон работы	-90 +200°С.	-130 +150°С.
Экологическая безопасность	Безопасны.	Излучают небольшое количество ультрафиолета.

В заключение стоит отметить, что решением проблемы с сильно греющимися галогенными лампами была их замена на светодиодные энергосберегающие лампы. Конкретная модель представлена на заглавном изображении к данному материалу (ориентировочная стоимость 65 рублей). Ее мощность 5 Вт, что соответствует 35 Вт для галогенной. В результате, светильник почти не нагревается, а свет излучается более яркий по сравнению с ранее установленными галогенными лампами мощностью в 50 Вт. Также, при работе галогенных ламп пространство над потолком настолько освещалось, что панели ПВХ просвечивались. Со светодиодами данные просветы исчезли.

Источник: gk-rosenergo.ru