Ich habe schon etliche defekte LED-Lampen aus dem Schrott geöffnet um die Ursache für den Ausfall zu ermitteln. In den überwiegenden Fällen war eine der LED defekt (erkennbar meist an einem dunklen Punkt). Die Vorschaltelektronik war meist noch intakt. Viele der Lampen werden im Betrieb recht warm. Ich habe mit IR-Thermometer schon um die 90-100 Grad gemessen. Dies trägt sicher nicht zur Zuverlässigkeit bei, erklärt aber IMO nicht das "Durchbrennen" einzelner LED. Überspannung und Überstrom dürfte in diesem Falle wohl Hauptursache sein. Beim Betrachten der Vorschaltelektronik (meist ein IC in SO8) fällt auf, daß diese ohne Last eine weitaus höhere Ausgangsspannung liefern, als die Summe der Flußspannungen der angeschlossenen LED. Beim Einschalten werden also die LED kurzzeitig mit einem höheren Strom durchflossen. Je nach Qualität der verbauten LED kann dieser Strom ausserhalb der Specs liegen. Brächte ein Einbau eines passenden Varistors parallel zu dem LED-Strang eine spürbare Verbesserung der Zuverlässigkeit? Wäre ein MOV primärseitig, wie es z.B. bei Schaltnetzteilen üblich ist, geeignet, die Lebensdauer der LED-Lampe zu erhöhen?
Woran versterben LED-Lampen?
Dec 16, 2019
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Doch, durchaus. Es ist halt ein Betrieb hart an der Belastungsgrenze, irgendwann versagt das schwächste Glied der Kette. Und da es sich meist um eine Reihenschaltung handel, wird es dann dunkel. Das ist durchaus im Sinne des Erfinders, denn es handelt sich nicht um ein…
Read the full replyAm 16.12.2019 um 10:29 schrieb Peter Heitzer:
Doch, insbesondere bei dem Retrofit-Mist.
Am 16.12.19 um 10:29 schrieb Peter Heitzer:
Doch, durchaus. Es ist halt ein Betrieb hart an der Belastungsgrenze, irgendwann versagt das schwächste Glied der Kette. Und da es sich meist um eine Reihenschaltung handel, wird es dann dunkel.
Das ist durchaus im Sinne des Erfinders, denn es handelt sich nicht um ein Konstantspannungs-, sondern um ein Konstantstrom-Netzteil.
Kann ich mir nicht vorstellen.
Das kann dem Schutz gegen Überspannungen aus dem Netz verbessern, wird aber nicht die Lebensdauer erhöhen.
Ich fand "Pulsed Over-Current Driving of Cree XLamp LEDs: Information and Cautions" [1] recht erhellend. "Thermal Management of Cree XLamp LEDs" [2] geht auf die lebensdauerbestimmende Sperrschichttemperatur ein, Testresultate nach IES LM-80-2008 gibt es hier [3].
Nachdem ein vernünftiges Temperaturmanagement und/oder temperaturabhängiges Derating teuer und kompliziert ist (Durchlaßspannung, Quantenausbeute und maximalzulässiger Durchlaßstrom sinken mit steigender Sperrschichttemperatur), obendrein die marketingwirksamen Helligkeitsangaben versaut, macht man sich oft beim Design keinen großen Kopf. Dürftig geregelte Konstantstromquelle mit kleinstmöglichen Kondensatoren am oberen Ende ihrer Spannungsfestigkeit betrieben und fertig. Natürlich greift man bei der Auswahl der LEDs selbst auch eher in den Topf mit den weniger guten Exemplaren, wenn es eine Applikation von der Grabbeltheke werden soll.
Jein. Wenn die Sperrschicht zu heiß wird, dann ist der i. S. von guten Zahlen eh schon am oberen Ende der Skala angesiedelte Durchlaßstrom eben zu hoch. Überspannung? Wie soll das bei einer Diode in Flußrichtung gehen?
Ein Charakteristikum von Konstantstromquellen ohne Leerlauferkennung.
Nein. Die LED muß thermisch stabil betrieben werden, ohne zu großen Ripple und an einer Vorschaltelektronik, die mit solide dimensionierten Komponenten hinsichtlich der zu erwartenden Lebensdauer aufgebaut ist. Da gibt es (mal mit Ausnahme der anderswo diskutieren Fragestellung, ob es ein billiger Brückengleichrichter mag, an Gleichspannung betrieben zu werden) nicht, was der User beeinflussen könnte. Zusatzlüfter anbauen oder Leuchtenabdeckung entfernen wäre wohl nicht gerade das, was man im Wohnzimmer will.
Man kann durchaus LEDs kaufen, die dem Versprechen einer Lebensdauer von
wenige teure Retrofits.
Volker
[1]
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D.h. nähme ich die Platine mit den LED und montierte sie auf eine ausreichende Kühlfläche, könnte ich mit einer deutlich niedrigeren Ausfallrate rechnen. BTW: wie gut ist die Isolierung der Al-Cu-Platinen ggü. der Kühlfläche. Sollte man beim Selbstbau einer Leuchte ein Kühlblech, auf das man die LED-Module schraubt, zusätzlich elektrisch isolieren?
Exakt. "Ausreichend" im Sinne von "je niedriger die Temperatur, je besser".
60°C sollten die meisten LEDs noch einigermaßen abkönnen (geringeren Durchlaßstrom beachten!), oberhalb von 80°C wird es schon sportlich. Außerdem kauft man LEDs ja wegen des Wirkungsgrads, der mit steigender Temperatur sinkt.Das verrät Dir das Datenblatt des jeweiligen Herstellers.
Kommt drauf an, ob die LED-Module elektrisch voneinander getrennt sein müssen und inwieweit Berührungsschutz ein Thema ist. COB-LEDs haben durchaus Betriebsspannungen im Bereich von 60V und mehr, das möchte man u. U. nicht auf dem Gehäuse haben oder einem Kühlblech, wo sich noch andere Halbleiter tummeln.
Volker
Der rel. Lichtstrom sinkt auch mit steigendem Strom. Wenn man also genügend Platz hat, ist es IMO günstiger, die LED mit ca. 80% des Nennstroms zu betreiben. Dadurch ist auch die Wärmeentwicklung geringer.
Das dürfte bei Modulen, die in einer Retrofitlampe verbaut sind, schwierig werden.
Mir geht es nur um den Berührungsschutz.
Kenne ich umgekehrt - die LED halten oft, während das Vorschaltgerät aufgibt. Typische Ursachde dort sind unterdimensionierte Kondensatoren.
"Durchbrennen" geht durchaus. Deine Temperaturmessungen gehen ja nur auf einen größeren oder gar weiter entfernten Teil der Oberfläche. Die aktive Halbleiterzone kannst du überhaupt nicht messen.
Gerade dort wichtig ist die Abfuhr der Wärme - idealerweise durch Montage der LED auf Kupfer- oder Alu-Kühlfläche, von dort wiederum direkt auf ein großes Metallgehäuse.
In der Realität ist das Gegenteil der Fall - da werden LED ganz ohne Kühlung nach dem Prizip der Wärmflasche eingebau - frei schwebende Montage (Filament-Streifen) oder direkt auf (flexibler) Platine, isoliert einbebaut in Lampenkörpern ohne Möglichkeit der Wärmezirkulation. Da verlieren LED recht schnell von ihrer bestmöglichen Helligkeit.
Nur bei falscher Berechnung und Auslegung. Im Gegenteil arbeiten diese Teile ja mit ihrer eigenen Vorschaltelektronik, die zwischen 100 und 250 V anstandslos funktionieren kann und Spannungsspitzen wegbügelt.
Solche Elektronik unterscheidet oft nicht mehr zwischen 110 oder 230 V Netzspannung.
Das ist mir zu vage und undurchsichtig formuliert. Wenn du ein solches IC ganz ohne Last betreibst, dann ist das willkürliches Pokern, was dabei heraus kommt. Im Gegenteil sind solche Vorschaltgeräte dafür gebaut, dass sie nur mit (passender) Last laufen.
Spürbare Erhöhung des Vebrauchs und der Temperatur im Vorschaltgerät.
Schönen Gruß Martin
Ein Fehlermechanismus ist auch Ermuedung von Bond- und Loetverbindungen durch thermische Zyklen.
In der Tat lässt sich ein gebrauchtes LED Modul insofern schlecht beurteilen, wenn man nicht die Tj der LED selber misst, um festzustellen, ob das TIM und der Wärmewiderstand ebenfalls gealtert ist. Ist die LED schon durch , dann ist es dafür natürlich zu spät....
Ein zu heisser Betrieb von LED die ursprünglich kaltweiss sind, kann sich in einer Gelbstichigkeit äussern, da der Farbstoff durch zu große Hitze ebenfalls altert und der Transmissionsanteil von Blau abnimmt.
Ich fand dazu kürzlich ein Paper, was sich mit der Farbverschiebung beschäftigt hat.
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Gesucht hatte ich danach, weil ich auf Motor-talk einen Artikel fand, wo ein Fahrer eines X6 unfallbedingt einen LED Scheinwerfer tauschte und dann feststellte, dass der neue Scheinwerfer nicht die gleiche Farbtemp wie der alte Scheinwerfer hatte. Ups !?
Wurde am Telefon mir dann vom OEM bestritten, dass so etwas überhaupt vorkommen kann....... Fakenews halt.
Ich hatte jetzt in bislang noch keiner Lampe, die dem landläufigen Begriff "Retrofit" entspricht, auch nur ansatzweise irgendwelche Kühlkörper oder "Al-Cu-Platinen" entdeckt. Und war deswegen davon ausgegangen, es handele sich um den u. g. "Selbstbau einer Leuchte". Die arme LED im Chinakracher muß halt zusehen, daß sie über die Luft oder ihre Anschlußpads und die Platine genug Wärme dissipiert, um ihrem unausweichlichen und eher frühen Ende zu entgehen. Was bei diesen Filamentlampen, die noch einen dekorativen Klarglaskolben übergestülpt bekommen, noch problematischer ist.
Bei für LEDs entwickelten Lampen gibt es natürlich die komplette Palette. So darf man hier:
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und hier:
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schon davon ausgehen, daß der Hersteller auf eine gute thermische Kopplung geachtet hat, denn für Stadiumbeleuchtung verzichtet man gerne auf aktive Kühlung und daß irgendein Mokel eiligst auf dem Dach herumturnen muß, weil grad mal wieder ein Cluster ausgefallen ist.
Weiß halt nicht, ob 5kW so Deiner Vorstellung von "Selbstbauprojekt" entspricht. Wie man
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entnehmen kann, ist das eher bedingt wohnzimmertauglich.
Die Cree XLamp CXA1507 beispielsweise wird von oben auf dem Keramikkörper kontaktiert [1]. Ihre Unterseite ist elektrisch neutral und wird entweder mit Wärmeleitpaste und Klammern oder Wärmeleitkleber auf dem Kühlkörper befestigt. Rechnungsbeispiel ab S. 22 des Datenblatts. 18/36V, 400/200mA, diverse Farbtemperaturen und Binnings, um die 800-1000lm.
Volker
[1]
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Wohl kaum. Da die Wärmeleistung idealerweise klein gegen die Lichtleistung ist, ist es viel effektiver, den Träger und die Beschichtung als schwarzen Strahler im Infrarot zu gestalten als auf träge Wärmeleitung durch Isolierschichten zu setzen.
Da die Temperatur-Strahlungsleistung mit der 4. Potenz der absoluten Temperatur steigt, ist Abstrahlung unmittelbar am Entstehungsort die effektivste Variante.
Die Platinen haben so meist fünf Elemente auf ca zwei cm^2, das scheint ja zu reichen um den ersten Ausfall von 20 Elementen über die angegebene unteren Grenzen von Brenndauer oder Anzahl Schaltvorgänge zu verschieben.
Roland Franzius
Wie würdest du so eine Platine wie
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? Solche Module habe ich bisher in allen Retrofits mit E14 oder E27 angetroffen. Die Wärmeabfuhr ist natürlich subobtimal, da die Aluseite meist nur am Rand auf einen kegelförmigen Alubecher aufgesetzt ist. Es gibt auch recht schwere Lampen bei denen das Modul auf einem fast massiven Kegel aus Alu sitzt. Dort ist die Wärmeabfuhr etwas besser, aber wenn die Lampe mit dem Gewinde nach oben montiert ist, bekommt die Platine noch viel von der aufsteigenden Wärme ab.
Man man man man wisst ihr das nicht. Das war schon bei der ersten Erfindung der Glühfadenlampe so. Die wurden so konstruiert das sie bald verrecken. Weil wenn sie nicht genügen verrecken gibt es keinen Umsatz und die Glühlampenfabrik verreckt.
Deshalb immer verrecken.
Am 16.12.2019 um 16:57 schrieb wernertrp:
Geh du voran!
Kann kein Retrofit sein, da die genormten Anschlüsse fehlen. Aber ich verstehe Deinen Einwand, das Ding sieht ein bisserl wie
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aus. Bei dem Lumitronics-Teil werden die Nichia-LEDs vermutlich auf den Träger aufgeklebt und dann noch verlötet sein. Ob das wirklich Alu ist und nicht einfach nur kupferkaschiertes GFK, weiß ich nicht. Hatte noch nie so ein Ding in der Hand. Es paßt leider nicht in meine IKEA-Wohnzimmerleuchte.
Die Beschreibung sagt: "Bitte sorgen Sie für ausreichende Luftzirkulation und verwenden Sie dieses Leuchtmittel nicht in geschlossenen Systemen wie z.B. Gehäuse mit Glas-Abdeckung.", ergo ist der Kühlkörper der Träger und man hofft, daß die passive Kühlung ausreicht.
Ich könnte ein paar meiner Osram GU10 zerlegen, die sehen ähnlich wie diese hier
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. Dachte eigentlich immer, das sei eine Keramikscheibe, auf denen sich der LED-Cluster tummelt. Aber Versuch macht kluch.
Ich erinnere noch diese ausgesprochen "technisch" aussehenden GU-10-Retrofits mit Alugehäuse und mordsmäßigen Kühlrippen. Könnte die Osram LED GU10 Superstar gewesen sein. Aber vermutlich auch nur Show, wie so vieles, was man von der inzwischen in chinesischen Händen befindliche Marke inzwischen erwerben kann.
Volker
Die Filamentlampen haben angeblich zur besseren Wärmeleitung eine Heliumfüllung.
Hanno
Am 16.12.2019 um 17:30 schrieb Hanno Foest:
Das würde ratzfatz rausdiffundieren und die Lampe würde einbeulen.
Am 16.12.2019 um 10:29 schrieb Peter Heitzer:
Dazu muss ich zugeben, dass ich mit meinem veralteten Elektronik- wissen auf die 400V-Elkos getippt habe aber damit daneben gelegen bin / sein dürfte: "Die Elkos halten die Temperatur nicht aus".
ALLE kaputten LED-Lampen (birnförmig) waren zwar finster aber haben immer noch Wirkstrom verbraucht (mein APC 1500 hat ein Wattmeter dran) und sind doppelt so warm (ab 20°C mit dem Fernthermometer) im Sockel wie die gleichen aber intakten Lampen.
GL
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"Früher wurde der Glaskolben evakuiert. Heute sind die Glühlampen mit einem Schutzgas gefüllt. Das vereinfacht die Herstellung und reduziert die Sublimationsrate. Die bei einer Gasfüllung auftretenden Wärmeverluste durch Wärmeleitung und Konvektion begrenzt man durch die Wahl von möglichst schweren Inertgasmolekülen oder -atomen. Stickstoff-Argon-Gemische sind ein Zugeständnis an die Herstellungskosten. Teure Glühlampen enthalten Krypton oder Xenon, was eine stärkere Erwärmung ermöglicht."
Grüße, H.
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