נורות LED הצפה בעוצמה גבוהה (100W, 200W, 300W, 400W, 500W)
יישומים
נורות LED הצפה בעוצמה גבוהה(100W עד 500W) נועדו לספק כמות ניכרת של לומן עבור תאורת אזור, כביש, משימה או הדגשה. משפחה רב-תכליתית זו של גופי תאורה חיצוניים מוצאת מערך של יישומים הדורשים תאורה כיוונית על פני אזור מוגדר, בין אם להאיר נקודת עניין עם אלומת אור ממוקדת חזק, או להאיר באופן שווה אזורים גדולים או משטחים אנכיים באור לבן עז. גופי תאורה אלו יכולים לשמש כמקור מוגבה של אור להארת אזורים גיאומטריים ספציפיים, כגון מגרשי חניה, שדות תעופה, מסופי משא, מחלפי כבישים מהירים, מגרשי ספורט, מגרשי גולף, רחבות אגרה, אתרי תעשייה ואזורי אחסון חיצוניים. אורות LED הצפה בעוצמה גבוהה משמשים גם כדי להדגיש ולהדגיש אלמנטים אדריכליים כגון חזיתות, אנדרטאות, עמודים ומבנים איקוניים. פנסי הצפה ניתנים לכיוון, מה שביחד עם עיצוב קרן מתאים, מיקומים וגבהי הרכבה, תורם לפתרון תאורת חוץ יעיל מאוד אך גמיש.
החסרונות של אורות מתכת הליד
נורות הצפה לדנוצרו כדי להתעלות על גופים קונבנציונליים שצריכים כוח וכבדי תחזוקה. בעבר, יישומי תאורת זרקור עם תפוקת לומן גבוהה נשלטו על ידי מנורות הליד מתכת. בעוד שמנורות מתכת הליד מציעות עד פי 20 את חיי המנורה ופי ארבעה מהיעילות בהשוואה למנורות ליבון וזמינות בהספקים גבוהים מאוד (עד 2,000 וואט), הן יכולות להוות מספר חששות.
מנורות אלו פועלות בטמפרטורות גבוהות יותר (900 עד 1,100 מעלות) ובלחצים גבוהים (520 עד 3,100 kPa). בסוף החיים, הם נתונים לכשל לא-פסיבי שעלול להוות סכנת שריפה.
בעוד שנורות בהספק נמוך עשויות להחזיק מעמד עד 20,000 שעות, נורות בהספק גבוה יותר, כמו נורות 1500 W הנפוצות במתקני אצטדיון, בדרך כלל מתקצרות באופן דרסטי את חיי הנורה בטווח של 3,000 שעות.
זמן ההתנעה-הארוך וההתחדשות החמה, כמו גם קיצור תוחלת החיים בפעולת הפעלה/כיבוי תכופה מאפשרים לנצל את פוטנציאל החיסכון באנרגיה של בקרות תאורה עם מערכות הליד מתכת.
דאגה נוספת בשימוש באורות הצפה מתכת הליד היא הפסדים אופטיים גבוהים. מנורת מתכת הליד מטילה את תפוקת הלומן שלה לכל הכיוונים, מה שמביא ליעילות חילוץ אור נמוכה.
מנורות בהספק גבוה דורשות לרוב התקנים אופטיים גדולים ומורכבים כדי ללכוד ולהפיץ אור, מה שלא רק מוסיף עלות וגודל לגוף התאורה אלא גם מגדיל את עומס הרוח ומשקל.
תאורת לדפותח עולם של הזדמנויות
במהלך העשור האחרון, טכנולוגיית תאורת הצפה ראתה שינוי מונומנטלי מ-HID ל-LED. השינוי הרדיקלי ניזון על ידי חבילה של יתרונות משכנעים שמציעה תאורת LED. יעילות האור של נורות LED עלתה על טכנולוגיות התאורה הקודמות עלתה על 200 lm/W ועדיין יש מקום משמעותי לשיפור. השיפור המדהים ביעילות מקור האור אינו היתרון ההורג היחיד של תאורת LED. ההזדמנות להניב חיסכון גדול יותר באנרגיה מעבר לשיפורים ביעילות מקור האור היא עוצרת נשימה יותר. עם תאורת LED, ניתן לשקול היבטים שונים של יעילות יישומי תאורה (LAE), הכוללים יעילות אספקה אופטית, יעילות ספקטרלית ויעילות עוצמתיות, ולייעל אותם-בשיתוף עבור יישומים שונים.
המאפיינים הפיזיים והאופטיים הייחודיים של נוריות הלד מאפשרים אספקה יעילה יותר של האור למטרה. עם אופטיקה מהונדסת דיוק, יותר מ-90% מהאור הנפלט על ידי נוריות ה-LED ניתן לחלץ מתוך גוף התאורה ולפזר במדויק למטרה מוגדרת. לשם השוואה, יותר מ-30% מהאור המיוצר על ידי מנורת מתכת הליד הולך לאיבוד בתוך המתקן ולא כל האור שבורח מהמתקן נמסר בכיוון שימושי עבור היישום המיועד.
ניתן לארגן מערך של נוריות ליצירת התקן פליטת פני השטח אשר, בשילוב עם שליטה אופטית בקנה מידה-חבילה, מספק הפצות ניתנות לשליטה מדויקת עם אחידות תאורה גבוהה לשיפור איכות התאורה והתקנות ממוזערות של גופי תאורה. עם יכולת עמעום מלאה ומיידית והיכולת לסבול פעולות הפעלה/כיבוי תכופות, ניתן לשלוט בנורות הצפה כדי לספק את הכמות הנכונה של אור לפי דרישה, ובכך להפחית את צריכת האנרגיה.תאורת לדמציע את היכולת החדשה של שליטה מדויקת בחלוקת הכוח הספקטרלית (SPD), המאפשרת לקבוע איכות צבע שממקסמת את ה-LER והביצועים החזותיים.
בעוד שחיסכון באנרגיה מספק תועלת מיידית, חלק ניכר מההחזר על ההשקעה (החזר על ההשקעה) מהשימוש ב-נורות הצפה לדנובע מעלויות תחזוקה מופחתות. עלויות התחזוקה של תאורת HID יכולות להסתכם במהירות כאשר מתייחסים להוצאות החלפת מנורות, עבודה וציוד, בעוד שטכנולוגיית LED מציעה את ההזדמנות ליצור מערכות תאורה שהן כמעט -ללא תחזוקה במהלך חיי השירות המדורגים של שנים רבות או עשרות אלפי שעות.
עיצוב ותצורה
אורות LED הצפה בעוצמה גבוהההן מערכות מורכבות מכיוון שהפעולות התרמיות, האופטיות והחשמליות שלהן תלויות זו בזו. קבוצה של רכיבי מערכת חייבת לעבוד ביחד כדי ליצור שלם משולב המבטיח שהנוריות פועלות במלוא קיבולתן בתנאים המבוקרים בצורה מיטבית של סביבת ההפעלה. למערכת שאליה מורכבות חבילות ה-LED כדי לספק חוזק מכני, ניהול תרמי, בקרה אופטית, אספקת חשמל והגנה על הסביבה יש השפעה משמעותית על פתיחת מלוא פוטנציאל הביצועים של נוריות ה-LED ועל ערכו של גוף התאורה עבור יישום מסוים.
תאורת LED בהספק גבוה היא מערכת משולבת במלואה או מכלול מודולרי. פנס LED משולב במלואו בעל מנוע אור יחיד והעיצוב של רכיבים אחרים מוקדש לשרת את הצרכים של מנוע האור. מודולריאור הצפה לדמורכב ממספר מודולי LED. מודולים אלו הם מנועי אור-עצמיים המשלבים את כל הרכיבים הפונקציונליים מלבד מעגל הנהג. העיצוב המשולב משמש בדרך כלל במערכות בעלות דירוג הספק של פחות מ-300W. העיצוב המודולרי מספק גמישות גבוהה בתצורות גופי תאורה כמו גם יכולת מדרגיות של המערכת לבניית נורות LED הצפה בהספק גבוה יותר.
מקור אור
בטכנולוגיית LED הנוכחית המופעלת עבור יישומי תאורת הצפה, אור לבן נוצר על ידי נוריות LED המומרות בזרחן המשלבות LED כחול מבוסס InGaN- עם ממיר זרחני למטה-. נוריות LED מומרות זרחן נארזות באמצעות פלטפורמות טכנולוגיות שונות, מה שמוביל למאפייני ביצועים מגוונים המבוססים על חומרי בנייה, ארכיטקטורת החבילות ותהליכי ייצור. מאפייני הביצועים המושפעים ביותר של נוריות LED הקשורות לשימוש בפלטפורמות חבילות שונות הם יעילות האור, פחת לומן ויציבות נקודת הצבע.
בעוד שלנורות LED בעוצמה בינונית יש יעילות אור טובה יותר מאשר סוגים אחרים של נוריות LED, יש להן את ההתנגדות הנמוכה ביותר לפחת של לומן ולשינוי צבע. שרף הפלסטיק המשמש לבניית המארז הרפלקטיבי נוטה להתדרדרות תרמית וצילום. בעוד שבבי-על- LED (COB) שיפרו את היציבות התרמית כתוצאה מהרכבת שבבי LED על מצע קרמי או לוח מעגלים מודפסים עם ליבות מתכת (MCPCB), מערך הצפיפות הגבוהה של שבבי LED יכול לייצר כמות מופרזת של חום שעלולה להציף את הנתיב התרמי ולהכניס את הנתיב התרמי גבוה.
פילוסופיית האריזה הבסיסית של נורות LED מבוססות קרמיקה ונוריות -חבילת סולם שבבים (CSP) מספקת נתיב תרמי ביעילות גבוהה להפקת חום מהאזור הפעיל של ה-LED. נוריות LED אלו מציגות תחזוקה מצוינת של לומן אפילו בטמפרטורות עבודה גבוהות וזרמי כונן.
ניתן לאפיין נורית LED כבעלת SPD מסוים, המגדיר את ביצועי עיבוד הצבע וטמפרטורת הצבע בקורלציה (CCT). ההתנהגות הספקטרלית של נורית LED תלויה בהרכב הממיר זרחני למטה-. ההחלפה- בין איכות הצבע ליעילות האור נותרה בעינה. מבחר חבילות LED בהקשר זה יתנדנד בכיוון שונה בהתאם לדרישות היישום.
ניהול תרמי
ניהול תרמי נותר אתגר בכל מקום עבור מערכות תאורת LED בעוצמה גבוהה. באופן כללי, נוריות נוריות מפזרות יותר מ-50% מהספק החשמלי כחום במת המוליכים למחצה. נוריות לבנות מבוססות InGaN- מפגינות ירידה ביעילות בזרמי הנעה גבוהים. ככל שזרם הכונן גבוה יותר כך אחוז ההספק החשמלי מומר לחום גבוה יותר. יתר על כן, המרת זרחן למטה- להפיכת אורך גל קצר יותר (כחול) לאורך גל ארוך יותר (צהוב) בתוך חבילת LED בצפיפות שטף גבוהה מייצרת כמות משמעותית של חום סטוקס.
יש להרחיק את החום מאריזת ה-LED בקצב העולה על קצב יצירת הפסולת. הצטברות חום תחמם יתר על המידה את חבילת ה-LED, ובסופו של דבר תוביל לפיחות לומן ולכשל בהתקן עקב השפלה של זרחן וחומרי האריזה, כמו גם תצורות מוגברות של פגמי גביש וצמיחה של נקעים בהברגה באזור הפעיל של הדיודה.
המטרה של ניהול תרמי היא להבטיח שהטמפרטורה של נוריות ה-LED ורכיבים רגישים-לטמפרטורה אחרים נשמרת בגבולות המקסימליים הפונקציונליים והמוחלטים. כדי לקרר ביעילות את התקני המוליכים למחצה המחממים בעצמם, יש למזער את ההתנגדות התרמית של כל הרכיבים לאורך הנתיב התרמי בין צומת ה-LED לאוויר הסביבה ועל גוף הקירור לספק יכולת נאותה לקלוט את החום ולאחר מכן להסיע אותו לאוויר הסביבה. העברה יעילה של פסולת חום על ידי הולכה תרמית מצומת LED לגוף הקירור כרוכה ביצירת אמינות גבוהה יותר, חיבורי הלחמה עם קיבולת הולכה תרמית גבוהה (או חיבורי הלחמה ללא הלחמה), ושימוש ב-MCPCB עם התנגדות תרמית נמוכה וחומרי ממשק תרמי.
כדי להקל על פיזור חום, גוף הקירור והדיור של אאור הצפה לדנוצרים בדרך כלל כמקשה אחת והם בנויים מסגסוגת אלומיניום נחושת נמוכה תוך שימוש בתהליך שחול, חישול קר או יציקת יציקה. גוף קירור פסיבי מורכב בדרך כלל ממבנה אווירודינמי בעל נפח פיזי גדול יותר, אשר בו זמנית ממקסם את שטח הפנים האפקטיבי ואת מקדם העברת החום בהסעה.
מנהל התקן ומעגלי בקרה
החלק הקריטי המגדיר את תוחלת החיים והביצועים של אאור הצפה LED בעל עוצמה גבוהההוא הנהג. בעוד שספקי כוח ליניאריים מביאים להפחתה אטרקטיבית בעלות ובמורכבות, רוב מנהלי ה-LED המשמשים להפעלת מערכות LED בהספק גבוה מתוכננים כספקי כוח מיתוג. העלויות הנלוות לדרייברים מסוג LED גבוהות יחסית, אך חסרון זה מתגבר באופן משמעותי על ידי יכולתם של הנהגים לספק המרת כוח ביעילות גבוהה יותר, תפוקה איכותית יותר והגנה חזקה יותר של הנוריות מפני תנאי הפעלה חריגים. בנוסף להמרת החשמל הראשית של AC-DC, מנהל התקן SMPS LED מבצע הרבה תת-משימות- ברצף או במקביל. -משימות משנה אלו כוללות הפחתת הרמונית ותיקון גורם הספק, סינון וסינון הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI), בידוד גלווני בין ראשוני למשניים, ויסות זרם הכונן, בקרת עמעום, הגנה מפני מתח יתר, קצר חשמלי, עומס יתר ותקלות בטמפרטורת יתר.
בדרך כלל, מנהלי התקן LED מיישמים טופולוגיה דו-שלבית.- דרייבר LED הכולל שלב PFC פעיל ואחריו שלב ממיר DC-DC מספק זרם קבוע באופן משמעותי לעומס עם יעילות מעגל גבוהה, תוך מתן אפשרות לפעולת מתח גבוה וטווחי מתח כניסה רחבים במיוחד (לדוגמה, 120–277 VAC, 347-480 VAC{0148 VAC,120} VAC) ומספקת חסינות גבוהה למודולי LED המחוברים. (באזורים עם צפיפות ברק גבוהה, עדיין יש צורך להוסיף התקן מגן נחשולי מתח חיצוני.) לעומת זאת, מנהלי LED חד-שלביים מתמודדים עם מגבלות רבות ביישומי הספק גבוה, הכוללות יעילות ממיר נמוכה, מתחי הפעלה צרים, חתימת EMI גבוהה, גדלים ועלותם של רכיבי ההגנה מפני נחשולי מתח, טווח עמעום צר ואפיון זרם פלט גבוה.
כאשר עמעום יידרש כחלק מאסטרטגיית בקרה כלשהי, מנהל ההתקן עשוי להיות מוגדר לתמוך בוויסות זרם פלט באמצעות -הפחתת זרם קבוע (CCR) ו/או אפנון רוחב דופק- (PWM). הוא עשוי לקבל קלט בקרה דרך ממשק אנלוגי (1-10VDC) או ממשק דיגיטלי (DALI, ZigBee, Z-Wave וכו').
הפצת אור
אורות LED הצפה בעוצמה גבוהההן בדרך כלל מערכות תאורה ישירה המפיצות את כל האור הנפלט בכיוון הכללי של המשטח המיועד להארה. גופי תאורה אלה זמינים בדפוסי אלומה סימטריים וא-סימטריים, עם הפצות אור הנעות בין נקודה חזקה להצפה רחבה. פיזור האור של גוף תאורה שניתן לכוון מתואר בדרך כלל עם פיזור אלומה על סמך מעלות זווית השדה של גוף התאורה. מפזרי האלומה מסווגים לרוב לסוגי האלומה של NEMA מ-1 עד 7 כאשר לקורות הדוקות יותר יש מספרי אלומה נמוכים יותר ולקורות הרחבות יותר יש מספרים גבוהים יותר.
האופי הכיווני של נוריות הלד מאפשר להם לבטל את השימוש באופטיקה משנית ביישומי תאורת אזורים מסוימים. עם זאת, רוב היישומים דורשים שימוש באופטיקה מיוחדת כדי לווסת את שטף האור ממקור האור אל קרן מבוקרת. שליטה אופטית עבורנורות הצפה לדמתבצע בדרך כלל עם מחזירי אור או עדשות. מכיוון שנוריות LED מספקות הזדמנות לחלץ את שטף האור שלהן ישירות מהמקור, האופטיקה המשנית מעוצבת בדרך כלל כמערכות אופטיות בקנה מידה של חבילה.- עיצוב נפוץ מאוד של אופטיקה של זרקור עושה שימוש בהשתקפות פנימית מוחלטת (TIR).
אופטיקה TIR יכולה לייצר קורות עגולות חלקות עם רוחב מלא ברוחב זוויתי חצי מרבי (FWHM) צר עד 10 מעלות ויעילות אופטית גבוהה עד 92%. עם זאת, אופטיקה TIR מיוצרת בדרך כלל מפלסטיק שיש להם יציבות תרמית מוגבלת. הם עשויים להילחץ תרמית על ידי -נוריות LED המתחממות בעוצמה גבוהה שבהן הטמפרטורות של הממיר הזרחן- יכולות להתקרב ל-150 מעלות צלזיוס. כאשר מערכת תאורה מציבה דרישות גבוהות ליציבות התרמית של האופטיקה שלה, מערכת רפלקטור אלומיניום מהונדסת דיוק יכולה להיות בחירה מתאימה יותר.
מאבק בכשלים-לסביבה
גופי תאורה חיצוניים חשופים ללא הרף לסביבות קשות ולתנאי מזג אוויר קיצוניים. הפעלת שליטה הדוקה בתנאי הסביבה להספק גבוהאור הצפה לדחשוב כמו ניהול תרמי, הנדסה אופטית וויסות זרם הנעה. זהו תרגול נדרש לאטום הוליסטי את גופי התאורה בכל נקודות הכניסה ומעבר החומרים כדי להגן על מערכת התאורה מפני חדירת אבק וחדירת גשם/מים מכל כיוון. המכלול האופטי צריך להיות מוגן על ידי עדשת זכוכית מחוסמת אשר גם מקלה על שפיכת אבק. במהלך תנאי סביבה משתנים או שינויי טמפרטורה בתוך מערכת התאורה, לחץ (שגורם ללחץ על אטמים) ועיבוי (המעיר עדשות) יכולים להיווצר בתוך מארז אופטי אטום. התקנת פתח אוורור ממברנה במארז האטום מאפשרת השוואת לחץ והסרה של עיבוי. מעיל המרה כימי וגימור אבקה מגן מעניקים עמידות בפני קורוזיה לבית האלומיניום.
גופי התאורה צריכים להיות בנויים עם עמידות מצוינת בפני פגיעות מכניות כגון זעזועים ורעידות. יש לשקול היטב את האמינות של מפרק ההלחמה בין חבילת LED לבין MCPCB בהשפעת השפעות מכניות.
https://www.benweilight.com/industrial-lighting/led-flood-light/bright-led-flood-lights.html
ביחד, אנחנו עושים את זה טוב יותר.
שנזן Benwei Lighting Technology Co., Ltd
נייד/וואטסאפ :(+86)18673599565
דוא"ל:bwzm15@benweilighting.com
סקייפ: benweilight88
אינטרנט: www.benweilight.com
הוסף: בניין F, אזור התעשייה יואנפן, Longhua, מחוז באואן, שנזן, סין
