Medición de temperatura en los LEDs

Barra de iluminación LED encendida por por 5 minutos antes de tomar la muestra de temperatura

Los LEDs pueden trabajar 12 horas al día y tener una vida útil entre 11~ 22 años (50.000 ~ 100.000 horas), y después de una o dos décadas podrían seguir trabajando con tan solo un 30% de reducción en su intensidad original. La longevidad de los LED es una de sus mayores virtudes, pero deben de operar a una temperatura inferior a los 40°C ~ 45°C para alcanzar esa meta.

La mayoría de los LED pueden operar entre 50°C ~ 60°C y durar 30.000 ~ 50.000 horas (7~11 años), pero a más de 70°C la esperanza de vida podría disminuir drásticamente, y a más de 80°C podrían colapsar de forma definitiva y sin previo aviso.

Hay muchos factores que pueden intervenir en el recalentamiento de los LEDs, y el voltaje es uno de ello. A mayor voltaje mayor intensidad, pero normalmente el incremento en la intensidad va acompañado siempre de un aumento en la temperatura. El truco en estos casos es hallar el balance entre estos 2 factores, y llevar el voltaje hasta los límites permisibles sin poner en riesgo el circuito o la longevidad de los LEDs.

No existe una regla o fórmula estándar para el control de la temperatura en los LEDs, y existen variantes como la temperatura ambiental, el diseño de la barra disipadora de calor o heatsink, el material y el tipo de aleación en la barra disipadora, la cantidad de ventilación disponible en el sitio, el volumen de ventilación dentro de la instalación o lámpara, la cantidad de chips sobre el circuito, el tipo de chips que se esté empleando, la proximidad entre cada chip, el tipo de circuito que se esté utilizando, etc. Son muchos los factores que pueden intervenir en la ecuación, y la única forma de solventar el problema es experimentar con cada una de las variantes, y hacer ajustes cuando se considere necesario hasta obtener el resultado que se desea, pero antes de hacer eso tenemos que tener un punto de referencia, y para ello necesitamos hacer una toma de temperatura en el circuito que hayamos diseñado, en el sitio en donde se vaya a utilizar.

Para medir la temperatura en la barra LED de 27W que acabamos de armar, vamos a utilizar un tester con sonda térmica. La temperatura ambiente para la prueba será 25°C y no habrá ventilación en la habitación.

Vamos a realizar tomas de temperatura en distintos puntos y componentes de la instalación en el siguiente orden:

1. medimos la temperatura en la habitación y en la barra antes de encenderla.
2. tomamos la temperatura del centro de la barra o disipador de calor en su parte posterior.
3. tomamos la temperatura en la superficie en donde están instalados los LEDs.
4. tomamos la temperatura sobre el disipador de calor de los LED de 3W
5. tomamos la temperatura en la resistencia.

Nota: Antes de iniciar la prueba encendimos la barra de iluminación LED, y la dejamos funcionando por espacio de 5 minutos antes de comenzar con las tomar de muestras de temperatura.

Resultados de la toma de temperatura en distintos puntos y componentes de la instalación en el mismo orden:

1. temperatura ambiental: 25°C
   
2. temperatura del centro de la barra en su parte posterior: 47°C
   
3. temperatura en la superficie circundante de los LEDs: 40°C ~ 41°C
   
4. temperatura sobre la superficie de los LEDs: 38°C ~ 41°C
   
5. temperatura en la superficie de la resistencia: 91°C ~ 98°C

Análisis de los resultados de la toma de temperatura:

1. temperatura ambiental: (25°C)
   
2. temperatura del centro de la barra en su parte posterior: (47°C) – Es el punto más caliente en la barra porque todo el calor viaja y se acumula en esta sección. La temperatura no es crítica pero se recomienda extraer o disipar el calor que se está acumulando ahí con un ventilador.
   
3. temperatura en la superficie circundante de los LEDs: (40°C ~ 41°C) – Es aceptable pero idealmente debería de estar por debajo de 35°C.
   
4. temperatura sobre la superficie de los LEDs: (38°C ~ 41°C) – Aceptable
   
5. temperatura en la superficie de la resistencia: (91°C ~ 98°C) – Está demasiada alta, y de estar la resistencia dentro de una recámara o compartimiento de la instalación (sin ventilación), podría elevar la temperatura de todos los componentes, a una temperatura similar. Se recomienda disminuir el voltaje y emplear una resistencia de mayor capacidad.

La temperatura no siguió ascendiendo después de 10 minutos, y la barra está trabajando con una temperatura por debajo del average “en comparación” a otras luminarias LEDs que hay en el mercado, pero hay que considerar que la prueba se realizó a 25°C, y la temperatura máxima en el disipador de calor alcanzó 47°C, lo cual significa que hay un incremento de 22°C en el componente más caliente de la barra. “Si” la barra fuese operado en un sitio con temperatura ambiente de 40°C, su disipador de calor alcanzaría 62°C, y estaría muy cerca de la temperatura máxima de operación.

Resumen:

El interior de la lámpara o tapa en el Boyu TL-550 alcanza 40°C o más grados, operando bajo una temperatura ambiente de 25°C. En verano la temperatura en el interior de esa tapa puede pasar de 55°C con facilidad, y no sería apta para albergar una instalación LED dentro de ella. El problema con la tapa de los acuarios chinos son sus arcaicos balastros o transformadores, los cuales son “energéticamente ineficientes”. Una posible solución sería cambiar esos balastros, por balastros electrónicos más actualizados y eficientes, y la segunda opción sería repotenciar su sistema de ventilación con unos ventiladores más potentes y adecuados para la situación o tipo de instalación.

En nuestra próxima actualización, mediremos la temperatura en algunas luminarias LED de formato comercial, y en otros modelos de barras o módulos de iluminación LED, con disipadores de calor más avanzados, y con aleaciones especiales de aluminio, para ver la diferencia en el comportamiento de la temperatura en esos modelos y prototipos.

Dentro de 2 semanas me llegará una nueva tapa, y utilizaremos esa nueva lámpara para ilustrar la modificación del sistema de ventilación, y para instalar un prototipo de barra LED que vamos a ensayar.

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