Почему греется светодиодная лента: 6 причин и какой нагрев нормален

Решение: Ленту клеят в алюминиевый профиль - он отводит тепло; ленте мощнее примерно 10 Вт/м профиль обязателен. Накладные профили для ленты →

Какой нагрев считается нормальным?

Лента в работе тёплая, и это не брак. Министерство энергетики США в разборе теплового режима светодиодов пишет, что в видимый свет уходит лишь часть мощности, а остальное превращается в тепло. Там же названы три вещи, от которых зависит температура светодиода: ток, путь отвода тепла и температура вокруг.

Единой цифры «норма - столько-то градусов на ленте» для всех лент нет, а цифры 45 или 60 °C в статьях магазинов обычно приведены без источника. Есть другие опоры:

• температура вокруг. Arlight допускает для своих лент окружающую среду от -25 до +40 °C и не допускает монтаж на поверхности, которые нагреваются выше +40 °C. У конкретной модели диапазон может быть шире, он указан в паспорте;
• поведение самой ленты. В паспорте британской ленты PowerLED с защитой от перегрева указано: до 50 °C она светит на 100%, до 60 °C - на 80%, около 70 °C включается защита и лента гаснет. Это одна модель, но она показывает, где производитель видит границу.

Для лент на 12 и 24 В простая проверка такая: ленту можно спокойно держать рукой - всё в порядке. Отдёргиваете руку, лента за полчаса потускнела или изменила оттенок - тепло не уходит, ищите свою причину в списке ниже. Ленту на 220 В под напряжением руками не трогают: её проверяют только бесконтактным термометром.

Что перегрев делает с лентой

Часть последствий уходит, когда лента остынет: светодиод при нагреве светит слабее и чуть меняет цвет. Производитель светодиодов Cree прямо разделяет два эффекта: световой поток и цвет меняются обратимо, а срок службы от высокой температуры может сокращаться безвозвратно. Arlight добавляет, что перегрев портит люминофор - жёлтый слой поверх светодиода, который делает свет белым, - и это необратимо: лента тускнеет, а оттенок белого со временем может сдвинуться.

В справочном листке Минэнерго США 2007 года сравнили два одинаковых мощных светодиода, у одного кристалл был горячее на 11 °C. Расчётный срок службы у него оказался примерно 16 000 часов против 37 000. Кристалл - это сам светящийся элемент внутри светодиода. Речь о мощных светодиодах, не о ленте, и с тех пор они стали устойчивее, но направление то же. Производитель Lumileds приводит обратный пример: если снизить температуру кристалла на 10 °C, расчётное время до отказа растёт более чем в 1,2 раза.

Причина 1: мощная лента без профиля

Чем больше ватт на метр (Вт/м), тем больше тепла на каждый сантиметр ленты. Своего радиатора у неё нет, только тонкая плата. Если лента приклеена прямо на дерево, ЛДСП или гипсокартон, тепло копится под ней: эти материалы плохо его проводят. Профиль - алюминиевая планка-желоб, в которую клеят ленту, - забирает это тепло и отдаёт воздуху.

У Arlight граница по мощности сформулирована так: «для лент мощностью выше 9.6 Вт/м установка на профиль обязательна!» В гарантийных условиях того же производителя сказано чуть иначе: ленты мощнее 10 Вт на метр монтируют на теплоотвод, например алюминиевый профиль. По сути это одна граница - около 10 Вт/м. Для лент слабее профиль производитель рекомендует, потому что он продлевает срок службы.

Мощность на метр написана на упаковке и в карточке товара. В нашем каталоге лент по ней есть отдельный фильтр, так что ленты до 10 Вт/м можно отобрать сразу. Какую форму профиля выбрать - накладной, врезной или угловой, - разобрано в статье про профиль для ленты.

Всю линию целиком удобно посчитать в калькуляторе подсветки. Он бесплатный и работает без регистрации: выбираете место, ленту и длину, а он выдаёт мощность, ток, блок питания с запасом 20% и отдельным шагом спрашивает, нужен ли профиль. Для 10 метров COB-ленты (сплошная светящаяся полоса без видимых точек) на 11 Вт/м получается 110 Вт и ток 4,6 А. По мощности на метр это выше порога Arlight, так что профиль здесь нужен.

Причина 2: профиль стоит в глухой нише

Профиль отдаёт тепло воздуху вокруг себя. Arlight напоминает, что воздух плохо проводит тепло: даже тонкая воздушная прослойка под лентой ведёт к перегреву. В закрытой нише добавляется вторая беда - нагретому воздуху некуда уйти, и профиль греется вместе с ним.

Типичные случаи - короб, зашитый со всех сторон, декоративная коробка со стеклом, ниша под натяжным потолком, куда сверху подоткнули утеплитель. На форуме Mastergrad есть характерная история: лента в узком стеклянном коробе через полтора года стала светить слабее и местами мигать. Опытный участник назвал самой частой причиной такой деградации плохое охлаждение, а автор темы сам пришёл к выводу, что под стеклом не циркулирует воздух.

Для светильников ГОСТ IEC 60598-1-2017 предусматривает отдельный символ, который запрещает накрывать светильник теплоизоляцией. Формально стандарт написан для светильников, и лента в профиле под него не подпадает. Физика при этом та же: утеплитель вплотную к подсветке убирает её единственный путь охлаждения. Оставляйте щель над профилем и не засыпайте нишу минватой.

Причина 3: горячая поверхность под лентой

Бывает, что ленту приклеили к тому, что нагревается само. Для кухни Arlight приводит пример: «Над плитой температура профиля может достигать 70°С», и это заметно выше комфортной температуры большинства лент. То же с лентой у батареи, полотенцесушителя, на корпусе духового шкафа.

Перед монтажом прикиньте, что будет под лентой при включённой плите или отоплении. Если поверхность нагревается выше +40 °C, это за пределами условий Arlight, и ленту ставят в стороне от источника тепла. Расстановку подсветки над рабочей зоной мы разбирали в статье про подсветку кухни под шкафами.

Причина 4: лента на 12 В и длинная линия

При одной и той же мощности лента на 12 В и лента на 24 В выделяют разное количество тепла. Производитель Waveform Lighting объясняет это устройством платы (перевод наш). В типичной ленте на 12 В в группе стоят три светодиода по 3 В, а оставшиеся 3 В гасит резистор - деталь на плате, которая ограничивает ток. Так около 25% энергии сразу уходит в тепло. В ленте на 24 В в группе обычно семь светодиодов, и на резисторе теряется меньше 13%.

Вторая сторона - ток. При той же мощности 48 Вт линии на 12 В нужно 4 А, а на 24 В - 2 А. Больший ток сильнее греет медные дорожки ленты и провода. Отсюда жалоба «греется начало ленты, а конец нет»: у точки подключения по дорожкам идёт ток всех светодиодов, а к концу - только последних групп. Если начало линии заметно горячее, линию делят на участки и подключают каждый своим кабелем. Подробно про ток и просадку - в статье про ленты 12, 24 и 48 В.

Для новой подсветки в квартире чаще берут ленту на 24 В - в нашем каталоге это отдельный раздел.

Причина 5: горячий стык, коннектор или провод

Если горячо в одной точке - на коннекторе (разъёме-клипсе), пайке, клеммах или на проводе к блоку, - дело в соединении. У плохого контакта лишнее сопротивление, весь ток линии проходит через него, и тепло выделяется прямо в месте соединения. Тонкий провод на длинной линии греется по той же причине.

Такой нагрев опаснее ровного тепла по всей ленте. Признаки: пятно тепла у стыка, потемневшая плата или изоляция, запах горячего пластика, мигание именно после соединения. Обесточьте подсветку и не включайте, пока стык не переделан. Как найти плохой контакт и проверить провод, мы подробно разбирали в статье почему мигает светодиодная лента.

Причина 6: лишний клей под лентой

Когда лента отклеивается, её часто сажают на суперклей, герметик или второй слой скотча. Arlight предупреждает, что неподходящий клей - это дополнительный слой, который «задерживает тепло, и это дополнительное тепло не будет рассеиваться профилем». Любой лишний слой между лентой и металлом работает как одеяло. Как этот же эффект выглядит во влажной зоне, мы показывали в статье про ленту в ванной.

Почему светодиодная лента отклеивается и что делать

Популярное объяснение «клей расплавился от нагрева» чаще всего неверно. У Arlight, например, на обратной стороне ленты стоит скотч 3M. Для сравнения, клей 3M 300LSE по техническому листу производителя выдерживает до 148 °C в течение минут и часов и до 93 °C - в течение дней и недель. Это больше, чем бывает у ленты в нормальном режиме.

Отклеивается лента по другим причинам:

• поверхность. Arlight пишет, что лента не приклеится к сильно запылённым и оштукатуренным поверхностям, а место установки нужно обезжирить. Обои и краска держатся на стене слабее, чем скотч держится за них;
• холод при монтаже. 3M рекомендует клеить при 21-38 °C и не советует клеить на поверхности холоднее 10 °C;
• слабый прижим и нагрузка сразу. У скотча 3M VHB прочность набирается постепенно: около 50% через 20 минут, 90% через сутки, полная - через 72 часа. У клеевого слоя ленты цифры свои, но принцип похожий: ленту прижимают по всей длине и не нагружают сразу.

Что делать с отклеившейся лентой:

1. Не сажайте её на суперклей или герметик - это причина 6.
2. Снимите старый скотч, обезжирьте поверхность или профиль спиртом.
3. Приклейте на новый двусторонний скотч для лент, прижмите по всей длине.
4. Не тяните и не нагружайте ленту первые сутки.

Надёжнее всего клеить ленту в алюминиевый профиль: металл гладкий, его легко обезжирить, и он же отводит тепло. Профили разной формы есть в разделе каталога.

Как проверить нагрев самому

Мерить удобнее всего бесконтактным термометром (пирометром). Производители лент методику замера не публикуют, поэтому вот практический порядок:

1. Включите подсветку на полную яркость и дайте поработать час: лента выходит на свою температуру не сразу.
2. Замерьте в трёх местах: у точки подключения, в середине и в конце линии. Профиль измеряйте отдельно.
3. Отдельно проверьте стыки, коннекторы и провод к блоку. Точка заметно горячее соседних участков - это причина 5.
4. Сравните цифры с паспортом ленты и с температурой воздуха в нише. Если воздух в нише теплее +40 °C, лента уже работает за пределами условий Arlight.

Пирометр на блестящем алюминии может показывать меньше реального: Fluke, производитель таких термометров, предупреждает, что на блестящих поверхностях прибор занижает температуру. По матовому участку замер точнее - по плате ленты или по кусочку малярного скотча на профиле, дав ему минуту прогреться.

Что сделать, если лента греется сильно

Если лента уже заметно потускнела или сменила оттенок и не восстанавливается после остывания, люминофор и светодиоды повреждены. Такой участок проще заменить, чем пытаться охладить. Новую ленту ставят уже с учётом причины, иначе история повторится.

Источники

• Arlight, «Распространённые ошибки при монтаже»
• Arlight, «Тонкости монтажа ленты»
• Arlight, «Светодиодная лента: гарантийные обязательства и условия эксплуатации»
• U.S. Department of Energy, «Thermal Management of White LEDs» (2007)
• Lumileds, White Paper WP15 «Evaluating the Lifetime Behavior of LED Systems»
• Cree LED, «Thermal Management of XLamp LEDs»
• Waveform Lighting, «Advantages of a 24V LED system vs 12V»
• PowerLED, паспорт ленты TC-28-2-128-F12
• 3M, технический лист 300LSE
• 3M, технический лист VHB 5952
• Fluke, «How to Get Great Results with an Infrared Thermometer»
• ГОСТ IEC 60598-1-2017 «Светильники. Часть 1»
• Mastergrad, «Светодиодная лента стала слабо светиться и мигать в некоторых участках»