Elektrická součást používaná k vyzařování světla do prostoru se označuje jako svítidlo. Slova „high bay“ a „low bay“ osvětlení, která definují především plochu a výšku příslušných stropů, jsou často používána v oboru osvětlení. Osvětlovací těleso nazývané high bay svítidlo je vyrobeno pro průmyslové areály, které jsou vyvýšené nad zemí nebo pracovní plochou. Aplikace pro osvětlení výškových prostor mohou zahrnovat osvětlovací systémy vyrobené pro použití ve „výškových halách“, jako jsou sklady, průmyslové závody, velké maloobchodní provozovny, sportovní arény a podobně, kde mohou být stropy 30 stop nebo vyšší.
Ve srovnání s konvenčními HID výškovými svítidly poskytují LED svítidla s vysokými poli řadu výhod, včetně snížené spotřeby energie, lepších výstupů při vyšších budicích proudech, delší životnosti, zvýšené robustnosti, menších rozměrů, rychlejšího spínání a výjimečné odolnosti a spolehlivosti. Složitosti způsobené přehříváním LED jsou však vážným problémem při použití polovodičového osvětlení.
Zdrojem tepla a světla je LED
Polovodičová dioda je základem polovodičových osvětlovacích zařízení, která jsou reprezentována světelnými diodami. Elektrony a díry se znovu spojí, když je dioda posunuta dopředu (aktivována nebo zapnuta), čímž se uvolňuje energie ve formě světla. Tato optoelektronická zařízení produkují teplo jako důsledek přeměny energie na světlo, které, pokud se nechá nahromadit, může zvýšit pracovní teplotu, což má za následek zhoršení účinnosti a předčasné selhání. Schopnost řídit teplotu křižovatky a dosáhnout ideální provozní teploty v ustáleném stavu často určuje výkon LED. horší světelný výkon, horší účinnost svítidla, převládající vlnová délka a ještě kratší očekávaná životnost často koreluje s vyšší teplotou přechodu. Teplota přechodu LED má značný vliv na celkovou účinnost a životnost L70. U LED diody z nitridu galia (GaN) může být životnost snížena o 10 kHs (1000 hodin) na každých 10 stupňů zvýšení teploty spoje (přes 25 stupňů). Účinnost LED se sníží o více než 10 procent, pokud se teplota přechodu zvýší ze 40 stupňů na 70 stupňů. Pro udržení výkonu a regulaci provozní teploty LED svítidla pro určitou změnu teploty přechodu a okolní teploty je třeba navrhnout správná řešení tepelného managementu.
Oblasti s vysokou okolní teplotou vyžadují vysoké osvětlení
Osvětlovací tělesa se často montují u stropu nebo blízko něj ve výškových budovách. Pro zajištění dostatečného osvětlení se v těchto lampách běžně používají vysoce výkonné LED diody. Elektrický proud dodávaný LED a provozní teplota LED ovlivňují, kolik světla produkuje. Vysoké elektrické řídicí signály lze použít k řízení LED s vysokým světelným tokem, ale často to vede k tomu, že LED pracují při vysokých teplotách. Kromě toho aplikace s vysokými pozicemi obvykle pracují v nastaveních, která jsou korozívnější a závažnější než aplikace s nízkými pozicemi. Zejména ve výrobních zařízeních, jako jsou ocelárny, slévárny a sklářské závody, může mít nastavení vysokých šachet vyšší okolní teploty, více polétavého prachu a olejových částic. LED se může poškodit teplem produkovaným doprovodnými obvody při práci v krytu s malým množstvím prostoru a/nebo v prostředí s vysokou okolní teplotou.
V důsledku toho je důležité řídit teplo produkované uvnitř LED svítidla při použití vysoce výkonného osvětlení v oblastech s vysokou okolní teplotou. Tepelný management označuje schopnost systému odstranit z vysokého svítidla přebytečné teplo, které se hromadí na spoji, což často může zhoršit fosfor a zkrátit životnost lampy. Díky použití prvotřídních materiálů svítidel, vylepšeného designu rozptylu tepla a dokonce i teplotních senzorů, které automaticky snižují světlo, když se nahromadí příliš mnoho tepla, výrobci LED stále zlepšují své návrhy pro vyšší teploty.
Použijte vysoce kvalitní LED diody, abyste přežili
Obecně platí, že vysoce kvalitní LED diody jsou odolné komponenty, které mohou fungovat v horkém prostředí. Například CREE XM-L LED mohou fungovat při teplotě přechodu až 150 stupňů. Relativní světelný výkon LED svítidel klesá pouze o 10 procent při okolní teplotě 60 stupňů ve srovnání s relativním světelným výkonem při 25 stupních. Tepelný odpor je termín používaný k popisu celkové kapacity zařízení přenášet teplo v sektoru LED. Spojení šířící teplo a balení samotných LED byly navrženy s minimálními cestami tepelného odporu. Maximální výkon, který může být rozptýlen v pouzdře LED, závisí na jeho tepelném odporu a také na jeho maximální pracovní teplotě. Tepelný odpor mezi LED přechodem a okolním vzduchem určuje maximální dopředný proud. vysoké teploty přechodu LED jsou výsledkem velkého nahromadění tepla uvnitř LED se silným tepelným odporem. Když k tomu dojde, účinky rostoucí teploty přechodu v LED mohou vyvážit účinky rostoucího propustného proudu, což způsobí, že LED si udrží nebo dokonce sníží úroveň svého světelného výkonu i přes zvýšení propustného proudu. Pro maximalizaci životnosti svítidla a optických vlastností je zásadní, aby svítidlo bylo konstruováno způsobem, který minimalizuje tepelný odpor z pájeného bodu do okolí. Řada OSLON Square LED prezentovaná OSRAM Opto Semiconductors má nízký tepelný odpor pouhých 3,8 K/W, který funguje obzvláště dobře při vysokých okolních teplotách a může dosáhnout životnosti výrazně více než 50{11}} hodin i při vysokých teplotách. teploty až 135 stupňů v LED. Bílé LED diody Lumileds LUXEON K2, založené na provozu s konstantním proudem s teplotou přechodu udržovanou na 120 stupních nebo nižší, nabízejí 70% zachování lumenů při 50,000 hodinách provozu při dopředném proudu 1000 mA. Může pracovat s malou výstupní ztrátou při teplotách přechodu až 150 stupňů.
Tepelná kontrola: Rozhodující aspekt výkonu systému
Efektivní tepelný design je nezbytný pro průmyslová svítidla, zejména pro vysoké panely ve stylu UFO, kde jsou obvody a LED umístěny v uzavřeném krytu, aby se snížila provozní teplota takových optoelektronických zařízení a zároveň se zvýšila výkonnost a spolehlivost. Pokud jde o konstrukce s vysokými poli, hlavním důrazem tepelného designu je chladič – což je často integrované pouzdro svítidla. Každý spoj LED a kryt měniče jsou určeny k chlazení chladičem. Aby se rozšířila povrchová plocha chladiče a usnadnila se vyšší konvekční výměna tepla s okolním vzduchem, jsou chladiče často vyrobeny z tepelně vodivého materiálu, jako je kov, a mají žebra nebo kanály. Je možná vestavěná tepelná odvzdušňovací komora, která je zalita do pouzdra. Složení materiálu a okolní faktory ovlivňují tepelnou vodivost krytu s vysokým panelem. Tepelné vedení je další způsob odstraňování odpadního tepla, který je založen na geometrii součástí systému. K výrobě chladičů lze použít jakýkoli materiál s vysokou tepelnou vodivostí, včetně, ale bez omezení, mědi, hliníku a kovových slitin. Nehledě na to, že měď má tepelnou vodivost minimálně 400 W/mK. Vzhledem ke své relativně vysoké tepelné vodivosti a jednoduchosti výroby je hliník kovem volby pro chladiče. Hliníkové pouzdro může mít akrylový práškový povlak nanesený na vnitřní i vnější povrch pro zvýšení odvodu tepla a odolnosti proti korozi.
