Електрически компонент, използван за излъчване на светлина в пространството, се нарича осветително тяло. Думите "високо" и "ниско" осветление, които основно определят площта и височината на съответните тавани, често се използват в бизнеса с осветление. Осветително тяло, наречено осветително тяло с висок залив, се прави за промишлени обекти, които са издигнати над земята или работна повърхност. Приложенията за осветление на високи помещения могат да включват осветителни системи, направени за използване във „високи помещения“, като например складове, промишлени предприятия, големи търговски обекти, спортни арени или други подобни, където таваните могат да бъдат 30 фута или по-високи.
В сравнение с конвенционалните HID високи гнезда, LED високите гнезда осигуряват редица предимства, включително намалена консумация на енергия, по-добри изходи при по-високи управляващи токове, по-дълъг живот, повишена здравина, по-малък размер, по-бързо превключване и изключителна издръжливост и надеждност. Сложностите, причинени от прегряването на LED, обаче, са сериозен проблем при използването на полупроводниково осветление.
Източникът на топлина и светлина е LED
Полупроводниковият диод е в основата на твърдотелни осветителни устройства, които са представени от диоди, излъчващи светлина. Електрони и дупки се съединяват отново, когато диодът е предубеден (активиран или включен), освобождавайки енергия под формата на светлина. Тези оптоелектронни устройства произвеждат топлина в резултат на превръщането на енергията в светлина, която, ако се остави да се натрупа, може да повиши работната температура, което води до влошаване на ефективността и ранен отказ. Способността да се контролира температурата на кръстовището и да се достигне идеалната постоянна работна температура често определя производителността на светодиода. по-лошата светлинна мощност, по-лошата ефективност на осветителя, доминиращата дължина на вълната и дори по-кратката продължителност на живота често са свързани с по-висока температура на свързване. Температурата на свързване на светодиода има значително влияние както върху общата ефективност, така и върху живота на L70. За светодиод от галиев нитрид (GaN) продължителността на живота може да бъде намалена с 10 kHrs (1000 часа) за всяко 10 градуса повишаване на температурата на прехода (над 25 градуса). Ефективността на светодиодите ще намалее с повече от 10 процента, ако температурата на прехода се повиши от 40 градуса на 70 градуса. За да се поддържа производителността и да се регулира работната температура на LED осветителното тяло за определена промяна в температурата на свързване и температурата на околната среда, трябва да се измислят подходящи решения за управление на топлината.
Зоните с високи температури на околната среда изискват високо осветление
Осветителните тела често се монтират на или близо до тавана във високи сгради. За да се осигури подходящо осветление, в тези лампи обикновено се използват светодиоди с висока мощност. Електрическият ток, даден на светодиода, и работната температура на светодиода влияят върху това колко светлина произвежда. Силните електрически задвижващи сигнали могат да се използват за задвижване на светодиоди с висок светлинен поток, но това често води до работа на светодиоди при високи температури. Освен това, приложенията с висок отсек обикновено работят в настройки, които са по-корозионни и тежки от приложенията с нисък отсек. Особено в производствени съоръжения като стоманодобивни мелници, леярни и заводи за производство на стъкло, високите настройки могат да имат по-високи температури на околната среда, повече прах във въздуха и маслени частици. Светодиодът може да се повреди от топлината, произведена от придружаващата го верига, докато работи в кутия с малко пространство и/или в среда с високи температури на околната среда.
В резултат на това е изключително важно да се управлява топлината, произведена вътре в LED осветителното тяло, докато се използва осветление с висока мощност в зони с високи температури на околната среда. Термичното управление се отнася до капацитета на системата да отстранява от високото приспособление излишната топлина, която се натрупва на кръстовището, което често може да влоши качеството на фосфора и да съкрати живота на лампата. С използването на първокласни материали за осветителни тела, подобрен дизайн на разсейване на топлината и дори температурни сензори, които автоматично намаляват светлините, когато се натрупа твърде много топлина, производителите на светодиоди винаги подобряват дизайна си за по-високи температури.
Използвайте висококачествени светодиоди, за да оцелеете
Като цяло висококачествените светодиоди са издръжливи компоненти, които могат да функционират в гореща среда. Например светодиодите CREE XM-L могат да функционират при температура на свързване до 150 градуса. Относителната светлинна мощност на LED осветителните тела намалява само с 10 процента при околна температура от 60 градуса в сравнение с относителната светлинна мощност при 25 градуса. Термичното съпротивление е термин, използван за описване на общия капацитет на устройството да пренася топлина в LED сектора. Връзката за разпространение на топлината и опаковката на самите светодиоди са проектирани с минимални пътеки на топлинно съпротивление. Максималната мощност, която може да се разсее в LED пакет зависи от термичното му съпротивление, както и от максималната му работна температура. Топлинното съпротивление между LED кръстовището и околния въздух определя максималния ток напред. високите температури на свързване на светодиодите са резултат от голямо натрупване на топлина вътре в светодиодите със силно термично съпротивление. Когато това се случи, ефектите от нарастващата температура на прехода в светодиода могат да балансират ефектите от нарастващия ток в посока напред, карайки светодиода да поддържа или дори да намалява нивото на светлинния си поток въпреки увеличенията в тока в посока напред. За да се увеличат максимално живота и оптичните свойства на осветителното тяло, от решаващо значение е осветителното тяло да бъде конструирано по начин, който минимизира устойчивостта на топлина от точката на запояване до околната среда. Представеното от OSRAM Opto Semiconductors семейство OSLON Square LED има ниско термично съпротивление от само 3,8 K/W, което се представя особено добре при високи температури на околната среда и може да постигне продължителност на живота от значително повече от 50, 000 часа дори при високи температури до 135 градуса в LED. Въз основа на работа с постоянен ток с температура на свързване, поддържана на или под 120 градуса, белите светодиоди Lumileds LUXEON K2 предлагат 70 процента поддръжка на лумена при 50,000 часа работа при ток напред от 1000 mA. Може да работи с малка загуба на мощност при температури на свързване до 150 градуса.
Термичен контрол: Решаващ аспект на производителността на системата
Ефективният термичен дизайн е от съществено значение за индустриалните осветителни тела, особено високите нишки в стил НЛО, където схемите и светодиодите са поставени в затворен корпус, за да се намали работната температура на такива оптоелектронни устройства, като същевременно се подобри производителността и надеждността. Когато става дума за дизайни с високи отсеци, радиаторът - който често е интегриран корпус на осветителното тяло - е основният акцент на термичния дизайн. Всяко съединение на светодиода и корпуса на драйвера са предназначени да се охлаждат от радиатор. За да се разшири повърхността на радиатора и да се улесни по-високият конвективен топлообмен с околния въздух, радиаторите често са направени от топлопроводим материал, като метал, и имат перки или канали. Възможна е вградена термовентилационна камера, която се излива в корпуса. Съставът на материала и факторите на околната среда оказват влияние върху топлопроводимостта на корпуса с висок залив. Топлинната проводимост е друг метод за отстраняване на отпадъчната топлина, който се основава на геометрията на компонентите на системата. Всеки материал с висока топлопроводимост може да се използва за направата на радиатори, включително, но не само, мед, алуминий и метални сплави. Въпреки факта, че медта има топлопроводимост най-малко 400 W/mK. Поради относително високата си топлопроводимост и простотата на производство, алуминият е предпочитаният метал за радиатори. Алуминиевият корпус може да има акрилно прахово покритие, нанесено върху вътрешната и външната повърхност за подобряване на разсейването на топлината и устойчивостта на корозия.
