Светодиоды-живучесть в условиях экстремальных температур

[сПРИНТер]

Уважаемые!
Прошу поделиться опытом(год-два) использования светодиодных вывесок, прожекторов и т.д. в условиях низких температур(от -20 и ниже). Хотим перейти с люма на светодиоды(требуют клиенты "красоты" и "как у них"(т.е. в Москве и Питере, ))) ). Интерьерные (внутренние) короба уже штампуем, а вот с уличными вариантами боимся влететь с обслуживанием!...

Всем заранее спасибо

[Дмитрий Бондаренко]

Пока практики собираются с мыслями, я изложу немного теории.

Производители различают 2 вида порогов отрицательных температур для LED-продуктов: а) working temperature и б) storage temperature. Первая часто указывается на уровне минус 20 - минус 30 градусов Цельсия, это температура, при которой светодиодное устройство будет работать. Вторая может достигать минус 40 градусов Цельсия, это температура хранения на складе.

Поскольку почти все производители диодов южане (:lol:), для них оба этих порога находятся за гранью понимания, примерно как для школьников взрослые, начиная от 30 лет и выше. Т.е. разницы никакой.

Более того, даже на температуру минус 20 градусов свои продукты тестируют не все. Данным из каталогов я бы сильно не доверял. Они зачастую копируются друг у друга, а первый из указавших эти цифры, взял их наверняка у производителя LED-чипа.

Но на пути к готовому устройству (LED-модулю, LED-ленте, LED-прожектору) полупроводниковый кристалл испытывает не меньше превращений, чем гусеница на пути к бабочке. И если сам по себе кристалл в идеальных условиях может работать при минус 40 или минус 50 градусах (что оптоэлектронная фабрика после серьёзных тестов может авторитетно заявить на упаковке), то из этого совершенно не следует, что светодиод, изготовленный из этого чипа, а потом прожектор, изготовленный из этого светодиода будут выдерживать ту же температуру.

Компания PHILIPS, например, объясняет столь скромную - всего минус 20 - нижнюю заявленную температурную границу своих изделий двумя причинами. Первая сводится к тому, что самым слабым звеном в цепи является блок питания, а вторая - тем, что тестов на более низкие температуры не проводилось. Незачем было. Европейцам и американцам вполне достаточно этой границы.

Сейчас Ваш покорный слуга трудится над каталогом по светодиодной продукции (ЗЕНОН планирует выпуск этой осенью) и решительно не знает что писать в графе "температура". Пока есть планы творчески переработать данные из каталогов производителей с учётом реального опыта эксплуатации наших продуктов. За несколько лет работы таковые уже накопились. Т.е., ориентироваться data-sheet производителя, но сильно не завираться.

Теперь моё личное мнение, так сказать, без протокола. При минус 20 и минус 30 подавляющее число приборов работать будет. Но, как справедливо заметил PHILIPS, если китайцы поставили в прожектор дешёвый блок питания, то вся светодиодность изделия пойдёт коту под хвост.

Это же самое касается и качества соединений, учитывая, что в Коми ещё и высокая влажность. Поэтому, как бы банально не звучало, поменьше доверяйте цифрам, побольше репутации поставщика. Облажаться каждый продавец может, конечно, но если один целенаправленно работает над улучшением качества и выносит китайцам мозги по малейшему поводу, а другой вопросом качества сильно не озадачивается (цена важнее), то речь идёт об ошибках разного уровня.

Обращайте внимание также на то, сколько лет поставщик продаёт нужный Вам продукт. Если недавно ввёл в ассортимент, то мог ещё не успеть набить шишек.

В любом случае, обзванивая различные организации и выписывая на лист бумаги обещанные границы нижних температур, нужно понимать с кем Вы разговариваете. На 99% это будут рядовые менеджеры, видевшие Китай только на карте и зачитывающие данные из своих же сайтов и прайсов. А туда сия ценная инфа стопудово попала прямо из китайских каталогов. Ну, и см. выше.

[сПРИНТер]

Спасибо за развернутый ответ...
Насчет Вашего составления каталога нужно скорее использовать опыт потребителя (и конечного потребителя рекламн.конструкциии и непосредственно изготовителя этой конструкции)Вам это сделать проще, поскольку есть база покупателей LED элементов.
А теперь непосредственно по светодиодам:
Как я понял, основные сомнения в работе не самих св.диодов,а электроники(бл.питания, контроллеров и т.д.) а если весь этот "компот" убрать в помещение?, а на морозе, , оставить только сами диоды?
Ну, Кто, всё же по существу может ответить?Неужели, к примеру, Тюмень или Сургут сидит тоже на люме, если так, то озвучу этот авторитетный факт , клиентам, и ...забудем до лучших времен!.
Спасибо всем кто прокомментирует.

[Андрей Дербенев]

Ну, Кто, всё же по существу может ответить?

Я конечно не на крайнем Севере живу и работаю, но морозы в -35 градусов наблюдаю очень периодично... При том что у нашего филиала, достаточно много клиентов из Ханты-Мансийска, Сугрута, Нефтеюганска и т.д и поэтому определенную статистику имеем.

Как уже заметили выше, основная проблема в сильные холода, это нестабильная работа источников питания. Думаю проблемы кроются в электролитических конденсаторах (как правило очень недорогих), которые при замерзании электролита теряют свою емкость и приводят к нестабильной работе генератора импульсов, который подает на трансформатор пилообразные импульсы частотой около 44 кГц. В худшем случае блок не запускается вовсе (-40 это предел для блока) ну или если и запустится, то потери мощности могут достигать 40-50%.

А вот для самих диодов, как показывает практика, прохладная погода даже скорее на пользу, особенно для белых. Скорость деградации люминофора заметно снижается и соответственно уменьшается потеря яркости.
Могу с уверенностью сказать, что для диодов собранных на приличном китайском заводе мороз в -30 -32 градуса не является помехой (проверено на нескольких объектах этой зимой в Омске)

Что же касается:

а если весь этот "компот" убрать в помещение?

то нужно обратить внимание, что при таком варианте нужно брать во внимание потери тока в проводниках. Иными словами, если Вы установите блоки в теплой электрощитовой и протяните до вывески на фасаде провода длиной 20-25 метров, то потери на диодах могут достигать под нагрузкой до 1,5 вольт! (учитывая, что все приборы питаются от 12V то это весьма существенно)
Мы всегда старались не превышать длину вторичной цепи 5-7 метров и использовать провода как можно большего сечения, для уменьшения удельного сопротивления.

Если же нет возможности разместить источники максимально близко к диодам, то остается рекомендовать использовать блоки от проверенных поставщиков и брать серьезные запасы по расчетной мощности. Наши "северяне", не стесняясь сразу закладывают запас в 50-60% и очень настойчиво рекомендуют клиентам не включать вывеску если на улице 45 градусов мороза

[Владимир Сёмин]

Присоединяюсь к коллегам. В нашем регионе похожие на Ваши погодные условия. И температура и влажность. И при просчетах заказов на светодиодах своим клиентам, мы всегда закладываем 30% запас мощности на б/п - минимум.
Да и кстати, у нас близость Китая и местные продавцы-конкуренты в основном предлагают покупателям источники и диоды дешевле(зато откровенное барахло, сделанное на коленке). Но уже сформирован и продолжает формироваться список потребителей, которые не гоняться за ценой, а понимают что для них, дешевле будет - взять подороже. И спать потом поспокойней будет.
Но и как всегда в России, в это сразу мало кто верит. У нас же традиция национальная: набить сначала шишек, потратить намного больше денег чем предполагалось, заработать отрицательный авторитет у своих клиентов, а уж только потом [s]учить матчасть[/s] сделать правильно.

[сПРИНТер]

Андрей Дербенев - Омск
Владимир Сёмин-Хабаровск
Респект Вам за более-менее развернутый обстоятельный ответ.
Воркута..

Будет чем поделиться по этой теме(ну там, ньюансы, особенности...), не сочтите за труд, черкнуть пару строк.

[Игорь Гуржуенко]

А вот для самих диодов, как показывает практика, прохладная погода даже скорее на пользу, особенно для белых. Скорость деградации люминофора заметно снижается и соответственно уменьшается потеря яркости.

Это так, однако со снижением температуры и эффективность инжекции электронно-дырочных пар в область p-n перехода тоже снижается, что приводит к линейному снижению яркости начиная с температуры -5*С. Со снижением температуры может дрейфовать и напряженность поля в переходе, что сказывается на энергетике квантов (то есть на цвете света). Однако, этот эффект менее заметен.

[Рифат]

Очень давно мы просчитывали вывеску для казино, то-ли в Сургуте, то-ли в Ханты Мансийске. Пришли к выводу, что для стабильной работы при температурах от -30 гр. нужно использовать предварительный подогрев внутри изделия, перед включением вывески. После, когда вывеска работает, подогрев не нужен. Что будет с диодами когда они после отключения подвергнутся резкому охлаждению вопрос...

[Андрей Дербенев]

Что будет с диодами когда они после отключения подвергнутся резкому охлаждению вопрос...

На самом деле гораздо существенные проблемы возникают при включении диода, когда корпус охлажден до -30*С, а кристалл практически мгновенно разогревается до 100 градусов. Это приводит к серьезным деформациям кристалла и естественно сокращает срок службы изделия.

Когда я писал про:

прохладная погода даже скорее на пользу

я имел ввиду действительно прохладную температуру ( +10*... -15*С)

Идея с предварительным подогревом диодов, посредством постоянного пропускания через них небольшого тока, уже давно и успешно практикуется в светодиодных светофорах... Но при большом количестве источников свечения, целесообразнее будет использовать систему тепло-воздушного подогрева, как например в рекламных LED экранах большого формата...

[ben]

А вот родственная тема. А расскажите о живучести диодов при высоких температурах. Если на улице +35, то в буквах и +60 может быть.

[Шихшабек]

рекомендуют клиентам не включать вывеску если на улице 45 градусов мороза

У нас прошлой зимой мороз -40 и ниже стоял ровно 4 месяца. Не включать это не решение проблемы.
Я почему-то советую своим клиентам вообще не выключать вывеску , пока не потеплеет(-15 - это тепло зимой для нас). Так как вреда для светотехники при низких температурах больше при частом включении, если не прав поправьте, очень интересно.

[Дмитрий Бондаренко]

Storage temperature китайцы смело указывают на уровне минус 40-ка, поэтому совет "не включать вообще" полностью соответствует требованиям производителя.

А вот блоки питания, уверенно работающие при минус 40-ка, на рынке попадаются крайне редко, поэтому совет "не выключать" не обязательно сохранит вывеску целой.

При низких температурах многие БП выдают 70-80% заявленной мощности. Но "заявленная" мощность тоже не всегда означает, что источник питания обеспечит её долго. Это может быть пиковая мощность, а не долговременная и от неё ещё следует делать запас. Всегда. Даже при обычной температуре.

Поэтому с наступлением сильных морозов в правильно рассчитанной вывеске БП может вдруг выйти из строя от... перегрузки(!)

И для Севера фигурировавшая цифра "до 50% запаса по мощности" совсем не выглядит смешной.

[Шихшабек]

Спасибо Дмитрий, значит если не выключать вообще то блоки в два раза мощнее будут надежнее?

[Дмитрий Бондаренко]

Надёжнее. Это в неоне нельзя делать "запас" по мощности между трубкой и трансформатором. А между диодным устройством и блоком питания - необходимо.

Даже если Вы приобрели БП и LED-модули\ленты\линейки в одной организации, даже если Вы купили уже целый LED-прожектор, укомплектованный источником питания, нужно понимать, что источник и нагрузка были произведены скорее всего на разных заводах. Потому, что это разные по сути своей производства.

С виду все БП одинаковы и устройство из какой партии оказалось у Вас в руках никто не знает. Заводы могут меняться, а наклейки - нет. Лучше не рисковать.

[ben]

Дмитрий ! А что все таки производите говрорят о работе светодиодов при +60 градусах ?