LED’ler Aşırı Isınırsa Ne Olur?

LED’ler, geleneksel aydınlatma teknolojilerine göre rakipsiz bir ışık çıktısına sahip olsa hala verimlilikle ilgili zorlukla karşı karşıyadır. Piyasada hali hazırda temin edilebilir en yüksek verimli LED’ler elektrik gücünün yalnızca yüzde 60’ını ışığa dönüştürür. Enerjinin geri kalan kısmı ısı olarak ortaya çıkar. LED’ler üzerinde ortaya çıkan aşırı ısı uzaklaştırılamadığında, bozulma sürecini hızlandırır, optik performansı etkiler ve sistem arızalarına yol açabilir.

Bir LED, izin verilen maksimum jonksiyon sıcaklığı üzerinde çalıştırıldığında ışık çıktısı ve ışık veriminde önemli ölçüde düşüş görülür. InGaN LED’lerde bu düşüş yüzde 25 seviyesine kadar ulaşabilirken, AlGaInP LED’lerde ışık çıktısı yüzde 70‘e kadar düşebilir.

Sıcaklığa bağlı ışık çıktısı düşüşü kısa süreli ve geri dönüştürülebilir bir etki olsa da yüksek sıcaklıkta sürekli çalıştırma, ışık çıktısının kademeli azalma sürecini önemli ölçüde hızlandırabilir. Jonksiyon sıcaklığındaki her 10°C’lik artış, LED’in kullanım ömrünü (L70-LED’in ilk ışık çıkışının yüzde 70’ini ürettiği zamanı) yüzde 30 ila 50 arasında azaltacaktır.

LED’ler tarafından üretilen ışığın frekansı, LED’in içerisindeki iletim bandı ile değerlik bandı arasındaki enerji tarafından yönetilir. LED’in çalışma sıcaklığı, yarı iletken bant aralığı ile ters orantılıdır. Bu nedenle LED’in çalışma sıcaklığında büyük bir artış yaşandığında fark edilir bir renk kayması meydana gelir.

LED’lerin nominal koşulların dışında çalıştırılması, LED paketlerinde kullanılan fosfor, kapsül ve plastik lens gibi malzemelerin termal olarak bozulmasına yol açabilir. Bu da kalıcı bir kromatiklik kayması ve spektral değişiklik ile sonuçlanır.

Sıcaklığın artması nedeniyle termal genleşme katsayısında meydana gelen değişiklik, LED paketin epoksi kapsülünün genleşmesine ve büzüşmesine neden olacaktır. Bu da LED paketi içerisindeki bağlama telinin erken aşınması ve kırılmasıyla LED’in tamamen bozulmasına neden olacaktır.

LED modül ve LED sürücünün bir arada bulunduğu sistemlerde LED’lerden gelen termal yük, LED sürücü devresi üzerinde bulunan elektrolitik kondansatörlerdeki sıvı elektroliti kurutarak sürücünün arızalanmasına neden olabilir.

Yüksek sıcaklık, LED aydınlatma sistemlerinde en önemli arıza hızlandırıcıdır. Bu nedenle; termal enerjinin dağıtılmasını sağlayan soğutma sistemi, LED aydınlatma sistem tasarımının ayrılmaz bir paçasıdır.