يشار إلى مكون كهربائي يستخدم لإصدار الضوء في الفضاء باسم تركيبات الإضاءة. غالبًا ما تُستخدم الكلمات "الإضاءة العالية" و "الإضاءة المنخفضة" ، اللتان تحددان بشكل أساسي المنطقة وارتفاع الأسقف المعنية ، في أعمال الإضاءة. يتم تصنيع تركيبات الإضاءة التي تسمى مصباح الإضاءة العالية للمواقع الصناعية المرتفعة فوق سطح الأرض أو سطح العمل. قد تشمل تطبيقات الإضاءة العالية للخليج أنظمة الإضاءة المصممة للاستخدام في "الخلجان العالية" مثل المستودعات والمنشآت الصناعية ومؤسسات البيع بالتجزئة الكبيرة والساحات الرياضية أو ما شابه ، حيث قد تكون الأسقف 30 قدمًا أو أعلى.
مقارنةً بالخلجان العالية HID التقليدية ، توفر مصابيح LED ذات الفتحات العالية عددًا من الفوائد ، بما في ذلك تقليل استهلاك الطاقة ، ومخرجات أفضل في تيارات القيادة الأعلى ، وعمر أطول ، وزيادة المتانة ، وحجم أصغر ، وتحويل أسرع ، ومتانة وموثوقية استثنائية. ومع ذلك ، فإن التعقيدات الناتجة عن ارتفاع درجة حرارة LED تمثل مشكلة خطيرة في استخدام إضاءة الحالة الصلبة.
مصدر الحرارة والضوء هو LED
الصمام الثنائي أشباه الموصلات هو أساس أجهزة الإضاءة ذات الحالة الصلبة ، والتي يتم تمثيلها بواسطة الثنائيات الباعثة للضوء. تنضم الإلكترونات والثقوب مرة أخرى عندما يكون الصمام الثنائي متحيزًا للأمام (منشطًا أو مفعلًا) ، مما يطلق طاقة على شكل ضوء. تنتج هذه الأجهزة الإلكترونية الضوئية الحرارة كنتيجة لتحويل الطاقة إلى ضوء ، والتي ، إذا سمح لها بالتراكم ، قد تزيد من درجة حرارة العمل ، مما يؤدي إلى تدهور الكفاءة والفشل المبكر. غالبًا ما تحدد القدرة على التحكم في درجة حرارة التقاطع والوصول إلى درجة حرارة التشغيل المثالية في الحالة المستقرة أداء LED. غالبًا ما يرتبط ناتج الضوء الأسوأ ، وكفاءة الإنارة الأسوأ ، وطول الموجة المهيمن ، وحتى متوسط العمر المتوقع الأقصر بدرجة حرارة تقاطع أعلى. تؤثر درجة حرارة تقاطع LED بشكل كبير على كفاءتها الإجمالية وعمر L70. بالنسبة لمصباح LED من نيتريد الغاليوم (GaN) ، يمكن تقليل مدة الحياة بمقدار 10 kHrs (1000 ساعة) لكل ارتفاع بمقدار 10 درجات في درجة حرارة الوصلة (أكثر من 25 درجة). ستنخفض كفاءة مصابيح LED بأكثر من 10 بالمائة إذا تم رفع درجة حرارة الوصلة من 40 درجة إلى 70 درجة. من أجل الحفاظ على الأداء وتنظيم درجة حرارة تشغيل تركيبات LED لتغيير معين في درجة حرارة الوصلة ودرجة الحرارة المحيطة ، يجب ابتكار حلول الإدارة الحرارية المناسبة.
تتطلب المناطق ذات درجات الحرارة المحيطة العالية إضاءة مرتفعة للخليج
غالبًا ما يتم تركيب تركيبات الإضاءة على السقف أو بالقرب منه في المباني عالية الارتفاع. لتوفير إضاءة مناسبة ، يتم استخدام مصابيح LED عالية الطاقة بشكل شائع في هذه المصابيح. يؤثر كل من التيار الكهربائي المعطى لمصباح LED ودرجة حرارة تشغيله على مقدار الضوء الذي ينتجه. يمكن استخدام إشارات محرك كهربائي عالية لتشغيل مصابيح LED ذات التدفق الضوئي العالي ، ولكن القيام بذلك كثيرًا ينتج عنه تشغيل مصابيح LED في درجات حرارة عالية. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل التطبيقات ذات الفتحات العالية عادةً في إعدادات أكثر تآكلًا وشدة من التطبيقات ذات الفتحات المنخفضة. لا سيما في مرافق التصنيع مثل مصانع الصلب ، ومسابك الصب ، ومصانع إنتاج الزجاج ، يمكن أن تحتوي إعدادات الخليج المرتفع على درجات حرارة محيطة أعلى ، ومزيد من الغبار المحمول جواً ، وجزيئات الزيت. قد يتلف مصباح LED بسبب الحرارة الناتجة عن الدوائر المصاحبة له أثناء العمل في حاوية بها مساحة صغيرة و / أو في بيئة ذات درجات حرارة محيطة عالية.
نتيجة لذلك ، من الأهمية بمكان إدارة الحرارة الناتجة داخل تركيبات LED أثناء استخدام الإضاءة عالية الطاقة في المناطق ذات درجات الحرارة المحيطة العالية. تشير الإدارة الحرارية إلى قدرة النظام على إزالة الحرارة الزائدة التي تتراكم عند التقاطع من التركيبات العالية ، والتي يمكن أن تؤدي في كثير من الأحيان إلى تدهور الفوسفور وتقصير عمر المصباح. مع استخدام مواد الإنارة الممتازة ، وتصميمات تبديد الحرارة المحسّنة ، وحتى مستشعرات درجة الحرارة التي تقلل الأضواء تلقائيًا عند تراكم الكثير من الحرارة ، يعمل صانعو LED دائمًا على تحسين تصميماتهم للحصول على درجات حرارة أعلى.
استخدم مصابيح LED عالية الجودة للبقاء على قيد الحياة
بشكل عام ، تعد مصابيح LED عالية الجودة مكونات متينة يمكن أن تعمل في البيئات الحارة. على سبيل المثال ، يمكن أن تعمل مصابيح CREE XM-L LED عند درجة حرارة تقاطع تصل إلى 150 درجة. ينخفض ناتج الضوء النسبي لمصابيح LED بنسبة 10 بالمائة فقط عند درجات حرارة محيطة تبلغ 60 درجة مقارنة بإخراج الضوء النسبي عند 25 درجة. المقاومة الحرارية مصطلح يستخدم لوصف السعة الإجمالية للجهاز لنقل الحرارة في قطاع LED. تم تصميم اتصال نشر الحرارة وتغليف مصابيح LED نفسها بأدنى حد من مسارات المقاومة الحرارية. تعتمد الطاقة القصوى التي يمكن تبديدها في حزمة LED على مقاومتها الحرارية بالإضافة إلى درجة حرارة العمل القصوى. تحدد المقاومة الحرارية بين تقاطع LED والهواء المحيط الحد الأقصى للتيار الأمامي. تنتج درجات حرارة تقاطع LED القوية عن تراكم الحرارة الكبير داخل مصابيح LED ذات المقاومة الحرارية القوية. عند حدوث ذلك ، يمكن لتأثيرات درجة حرارة الوصلة المتزايدة في LED موازنة تأثيرات ارتفاع التيار الأمامي ، مما يتسبب في الحفاظ على مستوى خرج الضوء أو حتى تقليله على الرغم من الزيادات في التيار الأمامي. من أجل زيادة عمر المصباح وخصائصه الضوئية إلى الحد الأقصى ، من الضروري أن يتم بناء المصباح بطريقة تقلل من مقاومة الحرارة من نقطة اللحام إلى المحيط. تتمتع عائلة OSLON Square LED من OSRAM Opto Semiconductors بمقاومة حرارية منخفضة تبلغ 3.8 ك / وات فقط ، والتي تعمل بشكل جيد في درجات الحرارة المحيطة المرتفعة وقد تحقق عمرًا أكثر بكثير من 50 ساعة 000 حتى في درجات الحرارة المرتفعة درجات حرارة تصل إلى 135 درجة في الصمام. استنادًا إلى التشغيل الحالي الثابت مع الحفاظ على درجة حرارة الوصلة عند 120 درجة أو أقل ، توفر مصابيح Lumileds LUXEON K2 البيضاء صيانة لومن بنسبة 70 بالمائة عند 50 ساعة 000 من التشغيل بتيار أمامي يبلغ 1000 مللي أمبير. يمكن أن تعمل مع فقد إنتاج ضئيل عند درجات حرارة تصل إلى 150 درجة.
التحكم الحراري: جانب حاسم في أداء النظام
يعد التصميم الحراري الفعال ضروريًا لتركيبات الإضاءة الصناعية ، خاصةً الخلجان العالية على غرار UFO حيث يتم وضع الدوائر الكهربائية ومصابيح LED في مبيت مغلق ، لخفض درجة حرارة التشغيل لهذه الأجهزة الإلكترونية الضوئية مع تحسين الأداء والاعتمادية. عندما يتعلق الأمر بتصميمات الخلجان العالية ، فإن المشتت الحراري - والذي غالبًا ما يكون عبارة عن مبيت لوحدة الإنارة المتكاملة - هو التركيز الرئيسي للتصميم الحراري. تم تصميم كل تقاطع LED ومبيت السائق للتبريد بواسطة المشتت الحراري. من أجل توسيع مساحة سطح المشتت الحراري وتسهيل التبادل الحراري العالي مع الهواء المحيط ، غالبًا ما تكون أحواض الحرارة مصنوعة من مادة موصلة للحرارة ، مثل المعدن ، ولها زعانف أو قنوات. من الممكن وجود غرفة تهوية حرارية مدمجة يتم صبها في السكن. تؤثر تركيبة المواد والعوامل المحيطة على الموصلية الحرارية للمبيت الحراري. يعتبر التوصيل الحراري طريقة أخرى لإزالة الحرارة المهدورة والتي تعتمد على هندسة أجزاء مكونات النظام. يمكن استخدام أي مادة ذات موصلية حرارية عالية لعمل المشتتات الحرارية ، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر النحاس والألمنيوم وسبائك المعادن. على الرغم من حقيقة أن الموصلية الحرارية للنحاس لا تقل عن 400 واط / مللي كلفن. بسبب الموصلية الحرارية العالية نسبيًا وبساطة التصنيع ، الألومنيوم هو المعدن المفضل للمشتتات الحرارية. يمكن أن يحتوي غلاف الألومنيوم على طلاء مسحوق أكريليك مطبق على الأسطح الداخلية والخارجية لتعزيز تبديد الحرارة ومقاومة التآكل.
