Bir alana ışık yaymak için kullanılan elektrikli bir bileşene aydınlatma armatürü denir. Esas olarak ilgili tavanların alanını ve yüksekliğini tanımlayan "yüksek tavan" ve "alçak tavan" aydınlatma kelimeleri aydınlatma işinde sıklıkla kullanılmaktadır. Yerden veya çalışma yüzeyinden yüksekte olan sanayi siteleri için yüksek tavan armatürü adı verilen bir aydınlatma armatürü yapılır. Yüksek tavan aydınlatması uygulamaları, tavanların 30 fit veya daha yüksek olabildiği depolar, endüstriyel tesisler, büyük perakende satış yerleri, spor sahaları veya benzerleri gibi "yüksek bölmelerde" kullanılmak üzere yapılmış aydınlatma sistemlerini içerebilir.
Geleneksel HID yüksek bölmelerle karşılaştırıldığında, LED yüksek tavan armatürleri, azaltılmış enerji tüketimi, daha yüksek sürüş akımlarında daha iyi çıkışlar, daha uzun ömür, artırılmış sağlamlık, daha küçük boyut, daha hızlı anahtarlama ve olağanüstü dayanıklılık ve güvenilirlik dahil olmak üzere bir dizi avantaj sağlar. Bununla birlikte, LED'in aşırı ısınmasının getirdiği karmaşıklıklar, katı hal aydınlatmasının kullanımıyla ilgili ciddi bir sorundur.
Isı ve Işık Kaynağı LED'dir
Yarı iletken diyot, ışık yayan diyotlarla temsil edilen katı hal aydınlatma cihazlarının temelidir. Elektronlar ve boşluklar, diyot ileri doğru itildiğinde (etkinleştirildiğinde veya açıldığında) yeniden birleşerek ışık şeklinde enerji salar. Bu optoelektronik cihazlar, enerjinin ışığa dönüştürülmesinin bir sonucu olarak ısı üretirler ve eğer oluşmasına izin verilirse çalışma sıcaklığını artırabilir, bu da verimliliğin bozulmasına ve erken arızaya neden olabilir. Bir bağlantı noktasının sıcaklığını kontrol etme ve ideal sabit durum çalışma sıcaklığına ulaşma kapasitesi genellikle bir LED'in performansını belirler. daha kötü ışık çıkışı, daha kötü armatür verimliliği, baskın bir dalga boyu ve hatta daha kısa ömür beklentisi sıklıkla daha yüksek bir bağlantı noktası sıcaklığı ile ilişkilidir. LED'in bağlantı sıcaklığının hem genel verimliliği hem de L70 ömrü üzerinde önemli bir etkisi vardır. Bir galyum nitrür (GaN) LED için, bağlantı sıcaklığındaki her 10 derecelik artış (25 derecenin üzerinde) için kullanım ömrü 10 kSa (1000 saat) azaltılabilir. Bağlantı noktası sıcaklığı 40 dereceden 70 dereceye çıkarıldığında LED'lerin verimi yüzde 10'dan fazla düşecektir. Bağlantı sıcaklığındaki ve ortam sıcaklığındaki belirli bir değişiklik için LED armatürün çalışma sıcaklığını düzenlemek ve performansı sürdürmek için uygun termal yönetim çözümleri tasarlanmalıdır.
Yüksek Ortam Sıcaklığına Sahip Alanlar Yüksek Tavan Aydınlatması Gerektirir
Aydınlatma armatürleri genellikle yüksek tavanlı binalarda tavana veya tavana yakın monte edilir. Yeterli aydınlatma sağlamak için, bu lambalarda yaygın olarak yüksek güçlü LED'ler kullanılır. Bir LED'e verilen elektrik akımı ve LED'in çalışma sıcaklığı, ne kadar ışık üreteceğini etkiler. Yüksek ışık akısına sahip LED'leri sürmek için yüksek elektrikli tahrik sinyalleri kullanılabilir, ancak bunu yapmak sıklıkla LED'lerin yüksek sıcaklıklarda çalışmasına neden olur. Ek olarak, yüksek bölmeli uygulamalar tipik olarak düşük bölmeli uygulamalardan daha aşındırıcı ve ciddi olan ayarlarda çalışır. Özellikle çelik fabrikaları, döküm dökümhaneleri ve cam üretim fabrikaları gibi üretim tesislerinde, yüksek bölme ayarlarında daha yüksek ortam sıcaklıkları, daha fazla havada uçuşan toz ve yağ parçacıkları olabilir. Bir LED, az miktarda alana sahip bir muhafazada ve/veya yüksek ortam sıcaklıklarına sahip bir ortamda çalışırken, beraberindeki devre tarafından üretilen ısıdan zarar görebilir.
Sonuç olarak, yüksek ortam sıcaklıklarına sahip alanlarda yüksek güçlü aydınlatma kullanırken LED armatürün içinde üretilen ısıyı yönetmek çok önemlidir. Termal yönetim, bir sistemin bağlantı noktasında biriken ve sıklıkla fosforu bozabilen ve lamba ömrünü kısaltabilen fazla ısıyı yüksek armatürden çıkarma kapasitesini ifade eder. Birinci sınıf armatür malzemelerinin kullanımı, iyileştirilmiş ısı dağıtma tasarımları ve hatta çok fazla ısı biriktiğinde ışıkları otomatik olarak azaltan sıcaklık sensörleri sayesinde, LED üreticileri her zaman daha yüksek sıcaklıklar için tasarımlarını geliştiriyor.
Hayatta kalmak için yüksek kaliteli LED'ler kullanın
Genel olarak, yüksek kaliteli LED'ler, sıcak ortamlarda çalışabilen dayanıklı bileşenlerdir. Örneğin, CREE XM-L LED'ler, 150 dereceye kadar bağlantı sıcaklığında çalışabilir. LED armatürlerin göreli ışık çıkışı, 25 derecedeki göreli ışık çıkışına kıyasla 60 derecelik ortam sıcaklığında sadece yüzde 10 oranında düşer. Termal direnç, bir cihazın LED sektöründeki ısıyı taşımaya yönelik genel kapasitesini tanımlamak için kullanılan bir terimdir. LED'lerin ısı yayan bağlantısı ve ambalajı, minimum termal direnç yolları ile tasarlanmıştır. Bir LED paketinde dağıtılabilecek maksimum güç, maksimum çalışma sıcaklığının yanı sıra ısıl direncine de bağlıdır. LED bağlantısı ile çevreleyen hava arasındaki termal direnç, maksimum ileri akımı belirler. güçlü LED bağlantı sıcaklıkları, güçlü termal dirence sahip LED'lerin içinde büyük ısı birikmesinden kaynaklanır. Bu meydana geldiğinde, LED'de artan bağlantı noktası sıcaklığının etkileri, artan ileri akımın etkilerini dengeleyerek, ileri akımdaki artışlara rağmen LED'in ışık çıkış seviyesini korumasına ve hatta düşürmesine neden olabilir. Armatür ömrünü ve optik özelliklerini en üst düzeye çıkarmak için, armatürün lehim noktasından ortama ısı direncini en aza indirecek şekilde inşa edilmesi çok önemlidir. OSRAM Opto Semiconductors tarafından sunulan OSLON Kare LED ailesi, yalnızca 3,8 K/W'lık düşük bir termal dirence sahiptir; bu, özellikle yüksek ortam sıcaklıklarında iyi performans gösterir ve yüksek sıcaklıklarda bile 50,{11}} saatten önemli ölçüde daha fazla bir ömre ulaşabilir. LED'de 135 dereceye kadar sıcaklıklar. Lumileds LUXEON K2 beyaz LED'ler, bağlantı noktası sıcaklığının 120 derece veya altında tutulduğu sabit akım çalışmasına dayalı olarak, 1000 mA ileri akımda 50.{17}} saatlik çalışmada yüzde 70 lümen bakımı sunar. 150 dereceye kadar bağlantı sıcaklıklarında çok az çıkış kaybı ile çalışabilir.
Termal Kontrol: Sistem Performansının Önemli Bir Yönü
Etkili bir termal tasarım, endüstriyel aydınlatma armatürleri için, özellikle devrelerin ve LED'lerin kapalı bir mahfazaya yerleştirildiği UFO tarzı yüksek bölmeler için, performans ve güvenilirliği artırırken bu tür optoelektronik cihazların çalışma sıcaklığını düşürmek için gereklidir. Yüksek tavan tasarımları söz konusu olduğunda, genellikle entegre bir armatür muhafazası olan ısı alıcı, termal tasarımın ana vurgusudur. Her bir LED bağlantısı ve sürücü mahfazası, bir ısı emici tarafından soğutulmak üzere tasarlanmıştır. Soğutucunun yüzey alanını genişletmek ve çevredeki hava ile daha yüksek konvektif ısı alışverişini kolaylaştırmak için, ısı alıcılar genellikle metal gibi ısı ileten bir malzemeden yapılır ve kanatçıkları veya kanalları vardır. Mahfazaya dökülen yerleşik bir termal havalandırma odası mümkündür. Malzeme bileşimi ve ortam faktörleri, yüksek bölme muhafazasının termal iletkenliğini etkiler. Termal iletim, sistemin bileşen parçalarının geometrisine dayanan atık ısıyı gidermek için başka bir yöntemdir. Bakır, alüminyum ve metal alaşımları dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere, yüksek termal iletkenliğe sahip herhangi bir malzeme ısı yutucu yapmak için kullanılabilir. Bakırın en az 400 W/mK termal iletkenliğe sahip olmasına rağmen. Nispeten yüksek termal iletkenliği ve üretim kolaylığı nedeniyle, alüminyum, soğutucular için tercih edilen metaldir. Alüminyum mahfaza, ısı dağılımını ve korozyon direncini artırmak için hem iç hem de dış yüzeylere uygulanan bir akrilik toz kaplamaya sahip olabilir.
