Sähkökomponenttia, jota käytetään lähettämään valoa tilaan, kutsutaan valaisimeksi. Valaistusalalla käytetään usein sanoja "high bay" ja "low bay" -valaistus, jotka pääasiallisesti määrittelevät kattojen alueen ja korkeuden. Valaisin, nimeltään High bay -valaisin, on tehty teollisuuskohteisiin, jotka ovat maanpinnan tai työtason yläpuolella. Korkean kentän valaistuksen sovelluksia voivat olla valaistusjärjestelmät, jotka on tehty käytettäviksi "korkeilla kentillä", kuten varastoissa, teollisuuslaitoksissa, suurissa vähittäiskaupoissa, urheiluareenoissa tai vastaavissa, joissa katot voivat olla 30 jalkaa tai korkeammat.
Verrattuna perinteisiin HID-korkeussäleikköihin, LED-ylävalaisimet tarjoavat useita etuja, kuten alhaisemman energiankulutuksen, paremman tehon suuremmilla käyttövirroilla, pidemmän käyttöiän, paremman kestävyyden, pienemmän koon, nopeamman vaihdon sekä poikkeuksellisen kestävyyden ja luotettavuuden. LED-ylikuumenemisen aiheuttamat monimutkaisuudet ovat kuitenkin vakava ongelma puolijohdevalaistuksen käytössä.
Lämmön ja valon lähde on LED
Puolijohdediodi on puolijohdevalaistuslaitteiden perusta, joita edustavat valodiodit. Elektronit ja reiät yhdistyvät uudelleen, kun diodi on eteenpäin esijännitetty (aktivoitu tai kytketty päälle), jolloin energia vapautuu valon muodossa. Nämä optoelektroniset laitteet tuottavat lämpöä muuntaessaan energiaa valoksi, joka, jos sen annetaan muodostua, voi nostaa käyttölämpötilaa, mikä johtaa tehokkuuden heikkenemiseen ja ennenaikaiseen vikaan. Kyky hallita risteyksen lämpötilaa ja saavuttaa ihanteellinen vakaan tilan käyttölämpötila määrittää usein LEDin suorituskyvyn. huonompi valoteho, huonompi valaisimen tehokkuus, hallitseva aallonpituus ja vielä lyhyempi eliniänodote korreloivat usein korkeamman liitoslämpötilan kanssa. LEDin liitoslämpötilalla on huomattava vaikutus sekä sen kokonaistehokkuuteen että L70:n käyttöikään. Galliumnitridi-LEDin (GaN) käyttöikää voidaan lyhentää 10 kHs (1000 tuntia) jokaista 10 asteen nousua kohti liitoslämpötilaa (yli 25 astetta). LEDien hyötysuhde laskee yli 10 prosenttia, jos liitoslämpötila nostetaan 40 astetta 70 asteeseen. Jotta LED-valaisimen suorituskyky säilyy ja käyttölämpötilaa voidaan säädellä tiettyä muutosta liitoslämpötilassa ja ympäristön lämpötilassa, on kehitettävä asianmukaiset lämmönhallintaratkaisut.
Alueet, joissa ympäristön lämpötila on korkea, vaativat High Bayn valaistuksen
Valaisimet asennetaan usein korkeisiin rakennuksiin kattoon tai sen lähelle. Riittävän valaistuksen aikaansaamiseksi näissä lampuissa käytetään yleisesti suuritehoisia LED-valoja. LEDille annettu sähkövirta ja LEDin käyttölämpötila vaikuttavat molemmat siihen, kuinka paljon valoa se tuottaa. Suuria sähköisiä ohjaussignaaleja voidaan käyttää ohjaamaan LEDejä, joilla on suuri valovirta, mutta tämä johtaa usein siihen, että LEDit toimivat korkeissa lämpötiloissa. Lisäksi korkealuokkaiset sovellukset toimivat tyypillisesti asetuksissa, jotka ovat syövyttävämpiä ja ankarampia kuin matalan kentän sovellukset. Erityisesti tuotantolaitoksissa, kuten terästehtaissa, valuvalimoissa ja lasintuotantolaitoksissa, korkeissa paikoissa voi olla korkeampi ympäristön lämpötila, enemmän ilmassa olevaa pölyä ja öljyhiukkasia. LED-valo voi vaurioitua sen mukana tulevien piirien tuottaman lämmön vaikutuksesta työskennellessäsi kotelossa, jossa on vähän tilaa ja/tai ympäristössä, jossa ympäristön lämpötila on korkea.
Tästä johtuen on tärkeää hallita LED-valaisimien sisällä tuotettua lämpöä, kun käytetään suuritehoista valaistusta alueilla, joissa ympäristön lämpötila on korkea. Lämmönhallinta viittaa järjestelmän kykyyn poistaa korkeasta valaisimesta ylimääräinen lämpö, joka kerääntyy risteykseen, mikä voi usein heikentää loisteainetta ja lyhentää lampun käyttöikää. Laadukkaiden valaisinmateriaalien, parannettujen lämmönpoistorakenteiden ja jopa lämpötila-anturien avulla, jotka vähentävät valoa automaattisesti, kun lämpöä kertyy liikaa, LED-valmistajat parantavat jatkuvasti suunnitteluaan korkeampia lämpötiloja varten.
Käytä korkealaatuisia LED-valoja selviytyäksesi
Yleisesti ottaen korkealaatuiset LEDit ovat kestäviä komponentteja, jotka voivat toimia kuumissa ympäristöissä. Esimerkiksi CREE XM-L -LEDit voivat toimia jopa 150 asteen liitoslämpötilassa. LED-valaisimien suhteellinen valoteho laskee vain 10 prosenttia ympäristön lämpötilassa 60 astetta verrattuna suhteelliseen valotehoon 25 asteessa. Lämpövastus on termi, jota käytetään kuvaamaan laitteen kokonaiskapasiteettia siirtää lämpöä LED-sektorilla. Itse LEDien lämpöä levittävä liitäntä ja pakkaukset on suunniteltu minimaalisilla lämpövastuspoluilla. Suurin teho, joka voi haihtua LED-paketissa, riippuu sen lämpövastuksesta sekä sen maksimaalisesta käyttölämpötilasta. LED-liitoksen ja ympäröivän ilman välinen lämpövastus määrittää suurimman eteenpäin suunnatun virran. vahvat LED-liitoslämpötilat johtuvat suuresta lämmön kertymisestä LEDien sisään, joilla on vahva lämpövastus. Kun näin tapahtuu, LEDin kasvavan liitoslämpötilan vaikutukset voivat tasapainottaa nousevan myötävirran vaikutuksia, jolloin LED ylläpitää tai jopa laskee valotehotasoaan eteenpäin suunnatun virran kasvusta huolimatta. Valaisimen käyttöiän ja optisten ominaisuuksien maksimoimiseksi on ratkaisevan tärkeää, että valaisin on rakennettu siten, että se minimoi lämmönkestävyyden juotospisteestä ympäristöön. OSRAM Opto Semiconductorsissa esitellyllä OSLON Square LED -tuoteperheellä on alhainen, vain 3,8 K/W, lämpövastus, mikä toimii erityisen hyvin korkeissa ympäristön lämpötiloissa ja voi saavuttaa huomattavasti yli 50 000 tunnin käyttöiän jopa korkealla. jopa 135 asteen lämpötila LEDissä. Perustuu jatkuvaan virrankäyttöön ja liitoslämpötilan ollessa 120 asteessa tai sen alapuolella, Lumileds LUXEON K2 valkoiset LEDit tarjoavat 70 prosentin valovirran 50,{17}} käyttötunnilla 1000 mA eteenpäinvirtauksella. Se voi toimia pienellä tehohäviöllä jopa 150 asteen lämpötiloissa.
Lämmönhallinta: järjestelmän suorituskyvyn ratkaiseva osa
Tehokas lämpösuunnittelu on välttämätöntä teollisissa valaisimissa, erityisesti UFO-tyylisissä korkeissa paikoissa, joissa piirit ja LEDit sijoitetaan suljettuun koteloon, jotta voidaan laskea tällaisten optoelektronisten laitteiden käyttölämpötilaa ja parantaa samalla suorituskykyä ja luotettavuutta. Mitä tulee korkeisiin rakenteisiin, jäähdytyselementti – joka on usein integroitu valaisinkotelo – on lämpösuunnittelun pääpaino. Jokainen LED-liitos ja ohjainkotelo on tarkoitettu jäähdytettäviksi jäähdytyselementillä. Jäähdytyselementin pinta-alan laajentamiseksi ja suuremman konvektiivisen lämmönvaihdon mahdollistamiseksi ympäröivän ilman kanssa jäähdytyslevyt valmistetaan usein lämpöä johtavasta materiaalista, kuten metallista, ja niissä on ripoja tai kanavia. Sisäänrakennettu lämpöilmakammio, joka on valettu koteloon, on mahdollista. Materiaalikoostumus ja ympäristötekijät vaikuttavat korkealokerokotelon lämmönjohtavuuteen. Lämmönjohtavuus on toinen menetelmä hukkalämmön poistamiseksi, joka perustuu järjestelmän komponenttien geometriaan. Jäähdytyslevyjen valmistukseen voidaan käyttää mitä tahansa materiaalia, jolla on korkea lämmönjohtavuus, mukaan lukien, mutta ei rajoittuen, kupari, alumiini ja metalliseokset. Huolimatta siitä, että kuparin lämmönjohtavuus on vähintään 400 W/mK. Suhteellisen korkean lämmönjohtavuutensa ja valmistuksensa yksinkertaisuuden vuoksi alumiini on jäähdytyslevyjen valintametalli. Alumiinikotelossa voi olla akryylijauhemaalaus sekä sisä- että ulkopinnoille lämmön haihtumisen ja korroosionkestävyyden parantamiseksi.
