En elektrisk komponent, der bruges til at udsende lys i et rum, kaldes en lysarmatur. Ordene "high bay" og "low bay" belysning, som hovedsageligt definerer området og højden af de involverede lofter, bruges ofte i belysningsbranchen. Et belysningsarmatur kaldet et high bay armatur er lavet til industriområder, der er hævet over jorden eller en arbejdsflade. Ansøgninger om belysning med høj bugt kan omfatte belysningssystemer lavet til brug i "høje bugter" såsom varehuse, industrianlæg, større detailvirksomheder, sportsarenaer eller lignende, hvor lofterne kan være 30 fod eller højere.
Sammenlignet med konventionelle HID high bays giver LED high bay armaturer en række fordele, herunder reduceret energiforbrug, bedre output ved højere kørestrømme, længere levetid, øget robusthed, mindre størrelse, hurtigere skift og enestående holdbarhed og pålidelighed. Kompleksiteten forårsaget af LED-overophedning er imidlertid et alvorligt problem med brugen af solid-state belysning.
Varme- og lyskilden er LED
Halvlederdioden er grundlaget for solid state belysningsenheder, som er repræsenteret af lysemitterende dioder. Elektroner og huller forbindes igen, når dioden er fremadrettet (aktiveret eller tændt), og frigiver energi i form af lys. Disse optoelektroniske enheder producerer varme som en konsekvens af at omdanne energi til lys, som, hvis de får lov til at opbygge sig, kan øge arbejdstemperaturen, hvilket resulterer i effektivitetsforringelse og tidligt svigt. Kapaciteten til at kontrollere en overgangs temperatur og nå den ideelle stationære driftstemperatur bestemmer ofte en LEDs ydeevne. dårligere lysudbytte, dårligere armatureffektivitet, en dominerende bølgelængde og endnu kortere forventet levetid er ofte korreleret med en højere overgangstemperatur. LED'ens junction-temperatur har en betydelig indflydelse på både dens samlede effektivitet og L70-levetid. For en galliumnitrid (GaN) LED kan levetiden reduceres med 10 kHrs (1000 timer) for hver 10 graders stigning i overgangstemperaturen (over 25 grader). Lysdiodernes effektivitet vil falde med mere end 10 procent, hvis overgangstemperaturen hæves fra 40 grader til 70 grader. For at opretholde ydeevnen og regulere LED-armaturens driftstemperatur for en vis ændring i overgangstemperaturen og omgivelsestemperaturen, skal der udtænkes de korrekte termiske styringsløsninger.
Områder med høje omgivelsestemperaturer kræver høj belysning
Belysningsarmaturer er ofte monteret ved eller tæt på loftet i højhuse. For at give tilstrækkelig belysning anvendes højeffekt-LED'er almindeligvis i disse lamper. Den elektriske strøm, der gives til en LED, og LED'ens driftstemperatur påvirker begge, hvor meget lys den producerer. Høje elektriske drivsignaler kan bruges til at drive lysdioder med høj lysstrøm, men dette resulterer ofte i, at lysdioderne fungerer ved høje temperaturer. Derudover fungerer høje applikationer typisk i omgivelser, der er mere ætsende og alvorlige end applikationer med lav bay. Især i produktionsanlæg som stålværker, støbestøberier og glasproduktionsanlæg kan høje bugter have højere omgivelsestemperaturer, mere luftbåret støv og oliepartikler. En LED kan blive beskadiget af den varme, der produceres af dens medfølgende kredsløb, mens den arbejder i et kabinet med en lille plads og/eller i et miljø med høje omgivende temperaturer.
Som et resultat er det afgørende at styre varmen, der produceres inde i LED-armaturen, mens du bruger højeffektbelysning i områder med høje omgivende temperaturer. Termisk styring refererer til et systems kapacitet til at fjerne den overskydende varme fra det høje armatur, der akkumuleres ved krydset, hvilket ofte kan forringe fosforet og forkorte lampens levetid. Med brugen af førsteklasses armaturmaterialer, forbedret varmeafledningsdesign og endda temperatursensorer, der automatisk reducerer lyset, når der opbygges for meget varme, forbedrer LED-producenter altid deres design til højere temperaturer.
Brug højkvalitets LED'er for at overleve
Generelt er højkvalitets LED'er holdbare komponenter, der kan fungere i varme omgivelser. For eksempel kan CREE XM-L LED'er fungere ved en overgangstemperatur på op til 150 grader. Det relative lysudbytte af LED-armaturer falder med kun 10 procent ved omgivelsestemperaturer på 60 grader sammenlignet med det relative lysudbytte ved 25 grader. Termisk modstand er et udtryk, der bruges til at beskrive en enheds samlede kapacitet til at transportere varme i LED-sektoren. Selve LED'ernes varmespredningsforbindelse og indpakning er designet med minimale termiske modstandsveje. Den maksimale effekt, der kan afgives i en LED-pakke, afhænger af dens termiske modstand såvel som dens maksimale arbejdstemperatur. Den termiske modstand mellem LED-forbindelsen og den omgivende luft bestemmer den maksimale fremadgående strøm. stærke LED-krydstemperaturer skyldes stor varmeopbygning inde i LED'er med stærk termisk modstand. Når dette sker, kan virkningerne af voksende overgangstemperatur i LED'en afbalancere virkningerne af stigende fremadstrøm, hvilket får LED'en til at opretholde eller endda reducere sit lysudgangsniveau på trods af stigninger i den fremadgående strøm. For at maksimere armaturets levetid og optiske egenskaber er det afgørende, at armaturet er konstrueret på en måde, der minimerer varmemodstanden fra loddepunktet til omgivelserne. OSRAM Opto Semiconductors-præsenterede OSLON Square LED-familien har en lav termisk modstand på kun 3,8 K/W, som fungerer særligt godt i høje omgivelsestemperaturer og kan opnå en levetid på væsentligt mere end 50,000 timer selv ved høje temperaturer temperaturer på op til 135 grader i LED'en. Baseret på konstant strømdrift med overgangstemperatur holdt på eller under 120 grader tilbyder Lumileds LUXEON K2 hvide LED'er 70 procent lumenvedligeholdelse ved 50,000 timers drift ved en fremadgående strøm på 1000 mA. Den kan fungere med lille outputtab ved krydstemperaturer så høje som 150 grader.
Termisk kontrol: Et afgørende aspekt af systemets ydeevne
Et effektivt termisk design er essentielt for industrielle belysningsarmaturer, især UFO-lignende høje rum, hvor kredsløb og LED'er er placeret i et lukket hus, for at sænke driftstemperaturen for sådanne optoelektroniske enheder og samtidig forbedre ydeevnen og pålideligheden. Når det kommer til design med høje rum, er kølepladen - som ofte er et integreret armaturhus - hovedvægten i det termiske design. Hver LED's forbindelse og førerhuset er beregnet til at blive kølet af en køleplade. For at udvide kølepladens overfladeareal og lette højere konvektiv varmeudveksling med den omgivende luft, er køleplader ofte lavet af et varmeledende materiale, såsom metal, og har finner eller kanaler. Et indbygget termisk udluftningskammer, der er støbt ind i huset, er muligt. Materialesammensætningen og omgivende faktorer påvirker højhushusets varmeledningsevne. Termisk ledning er en anden metode til fjernelse af spildvarme, der er baseret på systemets komponenters geometri. Ethvert materiale med høj varmeledningsevne kan bruges til fremstilling af køleplader, inklusive men ikke begrænset til kobber, aluminium og metallegeringer. På trods af at kobber har en termisk ledningsevne på mindst 400 W/mK. På grund af dets relativt høje varmeledningsevne og enkel fremstilling er aluminium det foretrukne metal til køleplader. Aluminiumshuset kan have en akrylpulverbelægning påført både den indre og ydre overflade for at forbedre varmeafledning og korrosionsbestandighed.
