ชิป LED แปลงไฟฟ้าเป็นแสงได้ประมาณ 30–50% ส่วนที่เหลือกลายเป็นความร้อน หากความร้อนไม่ระบายออกได้เร็วพอ อุณหภูมิที่ Junction (จุดต่อภายในชิป) จะสูงขึ้นจนเร่งการเสื่อมสภาพ — นี่คือเหตุผลว่าทำไมโคมที่ดูเบาบางและโคมที่หนักแน่นราคาเดียวกันถึงมีอายุต่างกันมาก
กฎความร้อนกับอายุ LED
หลัก Arrhenius ที่ใช้ในวิศวกรรมความน่าเชื่อถือระบุว่า ทุก 10°C ที่อุณหภูมิลดลง อายุของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มขึ้นประมาณสองเท่า ในทางปฏิบัติ โคมที่ควบคุม Junction Temperature ได้ที่ 70°C อาจมีอายุสองเท่าของโคมที่อุณหภูมิ 90°C แม้ใช้ชิปเดียวกัน
เส้นทางระบายความร้อน (Thermal Path)
ความร้อนต้องไหลออกจากชิปอย่างมีประสิทธิภาพผ่าน 5 ชั้น:
- Junction (Tj) → Die → Substrate
- → MCPCB (Metal Core PCB)
- → Thermal Interface Material (TIM)
- → Heatsink
- → อากาศโดยรอบ (Ambient)
แต่ละชั้นมีค่า Thermal Resistance (Rth) การออกแบบโคมคุณภาพสูงลงทุนลดค่านี้ในทุกชั้น
วัสดุ Heatsink ที่ใช้ในงานอุตสาหกรรม
| วัสดุ | การนำความร้อน (W/mK) | ข้อดี |
|---|---|---|
| อะลูมิเนียมหล่อ (Die-cast Al) | 90–160 | รูปทรงซับซ้อน ทนแรงกระแทก เหมาะ High Bay |
| อะลูมิเนียมอัด (Extruded Al) | 160–200 | พื้นที่ผิวสูง เหมาะ Linear / Street Light |
| อะลูมิเนียมผสม + Heat Pipe | 200+ | ระดับพรีเมียม สำหรับโคมกำลังสูงมาก |
ค่าที่ต้องตรวจสอบจากผู้ผลิต
- Tc (Case Temperature) — จุดวัดอุณหภูมิที่ตัวโคม ต้องต่ำกว่าค่าสูงสุดที่ Datasheet ชิปกำหนด
- Ta Max (Maximum Ambient) — ที่อุณหภูมิห้องเท่าไรโคมยังทำงานได้เต็มประสิทธิภาพ โคมดีควรทนได้ถึง 50–55°C
- Thermal Derating Curve — กราฟที่บอกว่าเมื่ออากาศร้อนขึ้น โคมลดกำลังวัตต์อัตโนมัติเท่าไรเพื่อป้องกันความเสียหาย
โคม LED ที่หนักกว่าอีกรุ่นในราคาเดียวกัน — น้ำหนักส่วนหนึ่งมาจาก Heatsink ที่ใหญ่กว่า และนั่นคือการลงทุนในอายุโคมที่คุ้มค่ากว่า
