Электрический компонент, используемый для излучения света в пространство, называется осветительным прибором. Слова «высокое» и «низкое» освещение, которые в основном определяют площадь и высоту потолков, часто используются в сфере освещения. Осветительный прибор, называемый высотным светильником, изготавливается для промышленных площадок, возвышающихся над землей или рабочей поверхностью. Применения для освещения высоких пролетов могут включать в себя системы освещения, предназначенные для использования в «высоких пролетах», таких как склады, промышленные предприятия, крупные предприятия розничной торговли, спортивные арены и т.п., где потолки могут быть 30 футов или выше.
По сравнению с обычными светильниками HID для высоких пролетов светодиодные светильники для высоких пролетов обладают рядом преимуществ, в том числе сниженным энергопотреблением, лучшей выходной мощностью при более высоких токах возбуждения, более длительным сроком службы, повышенной надежностью, меньшими размерами, более быстрым переключением, а также исключительной долговечностью и надежностью. Однако сложности, вызванные перегревом светодиодов, являются серьезной проблемой при использовании полупроводникового освещения.
Источником тепла и света является светодиод.
Полупроводниковый диод является основой твердотельных осветительных приборов, которые представлены светодиодами. Электроны и дырки воссоединяются, когда диод смещен в прямом направлении (активируется или включается), высвобождая энергию в виде света. Эти оптоэлектронные устройства выделяют тепло в результате преобразования энергии в свет, который, если позволить ему накапливаться, может повысить рабочую температуру, что приведет к ухудшению эффективности и преждевременному выходу из строя. Способность контролировать температуру перехода и достигать идеальной установившейся рабочей температуры часто определяет характеристики светодиода. худшая светоотдача, худшая эффективность светильника, доминирующая длина волны и даже более короткий срок службы часто коррелируют с более высокой температурой перехода. Температура перехода светодиода оказывает значительное влияние как на его общую эффективность, так и на срок службы L70. Для светодиода из нитрида галлия (GaN) продолжительность жизни может быть уменьшена на 10 килочасов (1000 часов) при повышении температуры перехода на каждые 10 градусов (более 25 градусов). Эффективность светодиодов снизится более чем на 10 процентов, если температура перехода повысится с 40 до 70 градусов. Чтобы поддерживать производительность и регулировать рабочую температуру светодиодного светильника при определенном изменении температуры перехода и температуры окружающей среды, необходимо разработать надлежащие решения для управления температурным режимом.
Районы с высокой температурой окружающей среды требуют высокого освещения
Осветительные приборы часто монтируются на потолке или близко к нему в многоэтажных зданиях. Для обеспечения достаточного освещения в этих лампах обычно используются мощные светодиоды. Электрический ток, подаваемый на светодиод, и рабочая температура светодиода влияют на количество света, которое он излучает. Высокие электрические управляющие сигналы могут использоваться для управления светодиодами с высоким световым потоком, однако это часто приводит к тому, что светодиоды работают при высоких температурах. Кроме того, многоярусные установки обычно работают в более коррозионно-агрессивных условиях, чем низкоярусные. В частности, на производственных предприятиях, таких как сталелитейные заводы, литейные заводы и заводы по производству стекла, в условиях высоких пролетов может быть более высокая температура окружающей среды, больше пыли и частиц масла в воздухе. Светодиод может быть поврежден из-за тепла, выделяемого его схемой, при работе в корпусе с небольшим пространством и/или в среде с высокой температурой окружающей среды.
В результате очень важно управлять теплом, выделяемым внутри светодиодного светильника, при использовании мощного освещения в местах с высокой температурой окружающей среды. Управление температурой относится к способности системы отводить от высокого светильника избыточное тепло, которое накапливается в месте соединения, что часто может повредить люминофор и сократить срок службы лампы. Благодаря использованию высококачественных материалов для светильников, улучшенной конструкции рассеивания тепла и даже датчикам температуры, которые автоматически уменьшают яркость света, когда накапливается слишком много тепла, производители светодиодов постоянно совершенствуют свои конструкции для более высоких температур.
Используйте высококачественные светодиоды, чтобы выжить
Как правило, высококачественные светодиоды представляют собой долговечные компоненты, способные работать в условиях высокой температуры. Например, светодиоды CREE XM-L могут работать при температуре перехода до 150 градусов. Относительная светоотдача светодиодных светильников падает всего на 10 процентов при температуре окружающей среды 60 градусов по сравнению с относительной светоотдачей при 25 градусах. Термическое сопротивление — это термин, используемый для описания общей способности устройства передавать тепло в секторе светодиодов. Теплораспределяющее соединение и упаковка самих светодиодов спроектированы с минимальным тепловым сопротивлением. Максимальная мощность, которая может рассеиваться в корпусе светодиода, зависит от его теплового сопротивления, а также от его максимальной рабочей температуры. Тепловое сопротивление между спаем светодиода и окружающим воздухом определяет максимальный прямой ток. высокие температуры перехода светодиодов возникают из-за большого накопления тепла внутри светодиодов с высоким тепловым сопротивлением. Когда это происходит, эффекты повышения температуры перехода в светодиоде могут уравновешивать эффекты увеличения прямого тока, в результате чего светодиод сохраняет или даже снижает уровень своего светового потока, несмотря на увеличение прямого тока. Чтобы максимально увеличить срок службы и оптические свойства светильника, очень важно, чтобы светильник был сконструирован таким образом, чтобы свести к минимуму тепловое сопротивление от места пайки до окружающей среды. Представленное компанией OSRAM Opto Semiconductors семейство светодиодов OSLON Square имеет низкое тепловое сопротивление всего 3,8 К/Вт, что особенно хорошо работает при высоких температурах окружающей среды и может обеспечить срок службы значительно более 50{11}} часов даже при высоких температурах. температуры до 135 градусов в светодиоде. Основанные на работе на постоянном токе с температурой перехода, поддерживаемой на уровне или ниже 120 градусов, белые светодиоды Lumileds LUXEON K2 обеспечивают 70-процентное сохранение светового потока в течение 50,000 часов работы при прямом токе 1000 мА. Он может работать с небольшими выходными потерями при температуре перехода до 150 градусов.
Температурный контроль: решающий аспект производительности системы
Эффективная тепловая конструкция имеет важное значение для промышленных осветительных приборов, особенно высоких отсеков в стиле НЛО, где схемы и светодиоды размещены в закрытом корпусе, чтобы снизить рабочую температуру таких оптоэлектронных устройств при одновременном повышении производительности и надежности. Когда речь идет о конструкциях с высокими пролетами, радиатор, который часто представляет собой встроенный корпус светильника, является основным акцентом тепловой конструкции. Соединение каждого светодиода и корпус драйвера предназначены для охлаждения с помощью радиатора. Чтобы увеличить площадь поверхности радиатора и обеспечить более высокий конвективный теплообмен с окружающим воздухом, радиаторы часто изготавливают из теплопроводного материала, такого как металл, и имеют ребра или каналы. Возможна встроенная термовентиляционная камера, залитая в корпус. Состав материала и факторы окружающей среды влияют на теплопроводность многоэтажного корпуса. Теплопроводность — это еще один метод отвода отработанного тепла, основанный на геометрии составных частей системы. Для изготовления радиаторов можно использовать любой материал с высокой теплопроводностью, включая медь, алюминий и металлические сплавы, но не ограничиваясь ими. Несмотря на то, что медь имеет теплопроводность не менее 400 Вт/мК. Из-за относительно высокой теплопроводности и простоты изготовления алюминий является предпочтительным металлом для радиаторов. Алюминиевый корпус может иметь акриловое порошковое покрытие, наносимое как на внутреннюю, так и на внешнюю поверхность для улучшения отвода тепла и коррозионной стойкости.
