Elektrinis komponentas, naudojamas šviesai skleisti į erdvę, vadinamas apšvietimo įtaisu. Apšvietimo versle dažnai vartojami žodžiai „aukštas įlankos“ ir „žemas įlankos“ apšvietimas, kurie daugiausia apibrėžia lubų plotą ir aukštį. Apšvietimo įtaisas, vadinamas aukštu šviestuvu, skirtas pramoninėms vietoms, kurios yra pakeltos virš žemės arba darbinio paviršiaus. Aukštos erdvės apšvietimas gali apimti apšvietimo sistemas, skirtas naudoti „aukštose vietose“, pavyzdžiui, sandėliuose, pramoninėse įmonėse, didelėse mažmeninės prekybos įmonėse, sporto arenose ir pan., kur lubos gali būti 30 pėdų ar aukštesnės.
Lyginant su įprastomis HID aukštų zonų LED šviestuvais, jie turi daug privalumų, įskaitant mažesnes energijos sąnaudas, geresnę galią esant didesnei važiavimo srovei, ilgesnį tarnavimo laiką, didesnį tvirtumą, mažesnį dydį, greitesnį perjungimą ir išskirtinį patvarumą bei patikimumą. Tačiau sudėtingumas, kurį sukelia LED perkaitimas, yra rimta problema naudojant kietojo kūno apšvietimą.
Šilumos ir šviesos šaltinis yra LED
Puslaidininkinis diodas yra kietojo kūno apšvietimo prietaisų, kuriuos vaizduoja šviesos diodai, pagrindas. Elektronai ir skylės vėl susijungia, kai diodas yra nukreiptas į priekį (įjungiamas arba įjungiamas), išskirdami energiją šviesos pavidalu. Šie optoelektroniniai prietaisai gamina šilumą dėl energijos pavertimo šviesa, kuriai leidžiant kauptis gali padidėti darbinė temperatūra, dėl to pablogės efektyvumas ir ankstyvas gedimas. Galimybė valdyti sankryžos temperatūrą ir pasiekti idealią pastovią darbo temperatūrą dažnai lemia šviesos diodo veikimą. prastesnis šviesos srautas, prastesnis šviestuvo efektyvumas, dominuojantis bangos ilgis ir dar trumpesnė gyvenimo trukmė dažnai koreliuoja su aukštesne sankryžos temperatūra. Šviesos diodo jungties temperatūra turi didelę įtaką bendram jo efektyvumui ir L70 eksploatavimo trukmei. Galio nitrido (GaN) šviesos diodo eksploatavimo trukmė gali būti sumažinta 10 kH (1000 valandų) kas 10 laipsnių sankryžos temperatūros padidėjimą (virš 25 laipsnių). Šviesos diodų efektyvumas sumažės daugiau nei 10 procentų, jei sandūros temperatūra bus padidinta nuo 40 laipsnių iki 70 laipsnių. Norint išlaikyti našumą ir reguliuoti LED šviestuvo veikimo temperatūrą tam tikram sandūros temperatūros ir aplinkos temperatūros pokyčiui, reikia sukurti tinkamus šilumos valdymo sprendimus.
Teritorijose, kuriose aplinkos temperatūra aukšta, būtinas aukšto įlankos apšvietimas
Apšvietimo įrenginiai dažnai montuojami aukštuose pastatuose prie lubų arba arti jų. Siekiant užtikrinti tinkamą apšvietimą, šiose lempose dažniausiai naudojami didelės galios šviesos diodai. Šviesos diodui suteikiama elektros srovė ir šviesos diodo veikimo temperatūra turi įtakos šviesos kiekiui, kurį jis sukuria. Dideli elektros pavaros signalai gali būti naudojami šviesos diodams, turintiems didelį šviesos srautą, valdyti, tačiau tai dažnai lemia, kad šviesos diodai veikia aukštoje temperatūroje. Be to, didelės sekcijos programos paprastai veikia nustatymuose, kurie yra labiau ėsdinantys ir sunkesni nei žemo lygio programos. Ypač gamybinėse patalpose, pvz., plieno gamyklose, liejyklose ir stiklo gamybos įmonėse, aukštoje erdvėje gali būti aukštesnė aplinkos temperatūra, daugiau ore esančių dulkių ir alyvos dalelių. Šviesos diodas gali būti pažeistas dėl šilumos, kurią skleidžia kartu su juo esančios grandinės, dirbant mažai erdvės ir (arba) aplinkoje, kurioje aplinkos temperatūra yra aukšta.
Todėl labai svarbu valdyti LED šviestuvo viduje pagamintą šilumą naudojant didelės galios apšvietimą vietose, kuriose aplinkos temperatūra aukšta. Šiluminis valdymas reiškia sistemos gebėjimą pašalinti iš aukšto šviestuvo perteklinę šilumą, kuri susikaupia sankryžoje, dėl kurios dažnai gali pablogėti fosforas ir sutrumpinti lempos tarnavimo laiką. Naudodami aukščiausios kokybės šviestuvų medžiagas, patobulintą šilumos išsklaidymo dizainą ir net temperatūros jutiklius, kurie automatiškai sumažina apšvietimą, kai susidaro per daug šilumos, LED gamintojai visada tobulina savo konstrukcijas, kad būtų užtikrinta aukštesnė temperatūra.
Norėdami išgyventi, naudokite aukštos kokybės šviesos diodus
Apskritai aukštos kokybės šviesos diodai yra patvarūs komponentai, galintys veikti karštoje aplinkoje. Pavyzdžiui, CREE XM-L šviesos diodai gali veikti esant iki 150 laipsnių jungties temperatūrai. Santykinis LED šviestuvų šviesos srautas sumažėja tik 10 procentų, kai aplinkos temperatūra yra 60 laipsnių, palyginti su santykine šviesos galia esant 25 laipsnių. Šiluminė varža yra terminas, naudojamas apibūdinti bendrą įrenginio pajėgumą pernešti šilumą LED sektoriuje. Pačių šviesos diodų šilumą skleidžianti jungtis ir pakuotė suprojektuota minimaliais šiluminės varžos keliais. Didžiausia galia, kuri gali būti išsklaidyta LED pakuotėje, priklauso nuo jo šiluminės varžos ir maksimalios darbinės temperatūros. Šiluminė varža tarp LED sankryžos ir aplinkinio oro lemia didžiausią tiesioginę srovę. stiprios šviesos diodų sankryžos temperatūros atsiranda dėl didelio šilumos susikaupimo šviesos diodų, turinčių didelę šiluminę varžą, viduje. Kai tai įvyksta, didėjančios šviesos diodo sankryžos temperatūros poveikis gali subalansuoti didėjančios tiesioginės srovės poveikį, todėl šviesos diodas gali išlaikyti arba net sumažinti savo šviesos išvesties lygį, nepaisant didėjančios tiesioginės srovės. Siekiant maksimaliai padidinti šviestuvo tarnavimo laiką ir optines savybes, labai svarbu, kad šviestuvas būtų sukonstruotas taip, kad būtų sumažintas atsparumas karščiui nuo litavimo taško iki aplinkos. OSRAM Opto Semiconductors pristatomos OSLON Square LED lempos turi mažą šiluminę varžą, tik 3,8 K/W, kuri ypač gerai veikia esant aukštai aplinkos temperatūrai ir gali pasiekti žymiai daugiau nei 50,{11}} valandų eksploatavimo trukmę net esant aukštai temperatūrai. iki 135 laipsnių temperatūros šviesos dioduose. Remiantis nuolatine srovės veikimu, kai sankryžos temperatūra palaikoma 120 laipsnių arba žemesnėje temperatūroje, balti Lumileds LUXEON K2 šviesos diodai užtikrina 70 proc. liumenų palaikymą esant 50,{17}} veikimo valandų, kai tiesioginė srovė yra 1000 mA. Jis gali veikti su nedideliais išėjimo nuostoliais, kai sankryžos temperatūra siekia net 150 laipsnių.
Šiluminė kontrolė: esminis sistemos veikimo aspektas
Veiksmingas šiluminis dizainas yra būtinas pramoniniams apšvietimo įrenginiams, ypač NSO tipo aukštoms erdvėms, kuriose grandinės ir šviesos diodai įdedami į uždarą korpusą, kad būtų sumažinta tokių optoelektroninių prietaisų veikimo temperatūra ir padidintas jų veikimas bei patikimumas. Kalbant apie aukštų skyrių dizainą, šilumnešis, kuris dažnai yra integruotas šviestuvo korpusas, yra pagrindinis šiluminės konstrukcijos akcentas. Kiekviena šviesos diodo jungtis ir vairuotojo korpusas yra skirti aušinti šilumos kriaukle. Siekiant išplėsti aušintuvo paviršiaus plotą ir palengvinti didesnį konvekcinį šilumos mainą su aplinkiniu oru, šilumnešiai dažnai gaminami iš šilumą laidžios medžiagos, pavyzdžiui, metalo, ir turi briaunas arba kanalus. Galima įmontuota šilumos išleidimo kamera, įlieta į korpusą. Medžiagos sudėtis ir aplinkos veiksniai turi įtakos aukšto skyriaus korpuso šilumos laidumui. Šilumos laidumas yra dar vienas šilumos pašalinimo būdas, pagrįstas sistemos sudedamųjų dalių geometrija. Aušintuvams gaminti gali būti naudojama bet kokia medžiaga, pasižyminti dideliu šilumos laidumu, įskaitant varį, aliuminį ir metalų lydinius, bet tuo neapsiribojant. Nepaisant to, kad vario šilumos laidumas yra ne mažesnis kaip 400 W/mK. Dėl santykinai aukšto šilumos laidumo ir gamybos paprastumo aliuminis yra tinkamiausias šilumos kriauklių metalas. Aliuminio korpuso vidinis ir išorinis paviršius gali būti padengtas akrilo milteliniu sluoksniu, kad padidėtų šilumos išsklaidymas ir atsparumas korozijai.
