تأمین‌کننده چراغ‌های LED داخلی

دانش صنعت

مدیریت حرارتی در لامپ های LED داخلی: چرا طراحی مسیر گرمایی طول عمر را بیشتر از کیفیت تراشه تعیین می کند

دمای اتصال LED تنها پیش بینی کننده ترین متغیر برای نگهداری لومن در طول زمان است. هر 10 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای محل اتصال نامی تقریباً طول عمر مفید یک بسته LED را به نصف کاهش می دهد - رابطه ای که در چندین خانواده تراشه ثبت شده و توسط داده های آزمایش LM-80 از تولید کنندگان اصلی قطره چکان تأیید شده است. یک تراشه LED با کیفیت بالا که در دمای محل اتصال 85 درجه سانتیگراد کار می کند، بدون در نظر گرفتن سایر ویژگی های طراحی لامپ، دوام بیشتری از تراشه یکسانی که در دمای 95 درجه سانتیگراد کار می کند، دو برابر می کند. این بدان معنی است که مدیریت حرارتی یک ملاحظات مهندسی ثانویه نیست - بلکه تعیین کننده اصلی این است که آیا یک لامپ واقعاً طول عمر L70 50000 ساعته خود را در شرایط نصب در دنیای واقعی ارائه می دهد یا خیر.

مسیر گرما در یک به خوبی طراحی شده است لامپ LED داخلی از محل اتصال LED از طریق مواد رابط حرارتی (TIM)، به برد مدار چاپی هسته فلزی (MCPCB)، از طریق پخش کننده حرارت، و در نهایت به محفظه یا هیت سینک که از آن به هوای محیط پراکنده می شود، می رود. هر رابط در این مسیر دارای یک مقدار مقاومت حرارتی است که در درجه سانتیگراد / W اندازه گیری می شود. مقاومت حرارتی کل از محل اتصال به محیط مجموع تمام مقاومت های رابط به صورت سری است. طراحانی که به طور انحصاری بر هندسه پره های سینک حرارتی تمرکز می کنند - بخش قابل مشاهده مدیریت حرارتی - اغلب نادیده می گیرند که یک پیوند TIM ضعیف با حفره ها یا پوشش ناکافی می تواند 5 تا 10 درجه سانتیگراد دمای اتصال اضافی را اضافه کند که هیچ مقدار سطح باله نمی تواند بازیابی شود. TIMهای مبتنی بر سیلیکون با رسانایی حرارتی 3-6 W/m·K که در ضخامت‌های خط پیوند زیر 100 میکرومتر اعمال می‌شود، بهینه عملی فعلی را برای اکثر مجموعه‌های لامپ LED نشان می‌دهد.

برای صنعتی و انباری چراغ های LED داخلی در جایی که دمای محیط ممکن است توسط گرمای فرآیند یا جریان هوا محدود افزایش یابد، طراحان یک استراتژی کاهش نرخ را اعمال می‌کنند: لامپ با جریان کمتری نسبت به حداکثر درایو نامی خود هدایت می‌شود و هم‌زمان خروجی لومن و دمای محل اتصال را کاهش می‌دهد. یک چراغ کاهش‌یافته تا ۸۰ درصد حداکثر جریان درایو معمولاً با دمای ۱۵ تا ۲۰ درجه سانتی‌گراد خنک‌تر در محل اتصال کار می‌کند و عمر میدانی قابل‌توجهی طولانی‌تری ارائه می‌کند - اغلب به اندازه‌ای است که بین روشنایی که در یک چرخه تعمیر و نگهداری ۱۰ ساله باقی می‌ماند و در سال ۶ نیاز به تعویض دارد، تفاوت ایجاد کند. درک این رابطه کاهش‌دهنده به مهندسان تاسیسات اجازه می‌دهد تا میزان روشنایی را به طور کامل مشخص کنند: 150 لیتر بر وات در درایو کامل، کاهش به 80 درصد، تقریباً 140 لیتر بر وات را در طول عمر قابل توجهی افزایش می دهد.

طراحی نوری در لامپ های LED: چگونه صفحات پخش کننده، بازتابنده ها و عدسی ها هر کدام توزیع نور را شکل می دهند

سیستم نوری یک چراغ LED داخلی دو عملکرد را به طور همزمان انجام می دهد: توزیع فضایی خروجی نور (الگوی پرتو) را کنترل می کند و ظاهر بصری منبع نور را مدیریت می کند (یکنواختی درخشندگی و درخشندگی). این دو عملکرد گاهی اوقات در تنش هستند - یک ماژول LED لخت که صرفاً برای کارایی نوری بهینه شده است، درخشندگی شدید منبع نقطه ای ایجاد می کند که تابش خیره کننده ناراحت کننده ایجاد می کند، در حالی که یک سیستم به شدت پراکنده که تابش خیره کننده را حذف می کند، کارایی را از طریق تلفات جذب در لایه پخش کننده قربانی می کند. چالش طراحی دستیابی به توزیع پرتو مورد نیاز با کنترل تابش نور قابل قبول در حداقل تلفات نوری است.

ورق های دیفیوزر

ورق های پخش کننده نور عبوری را پراکنده می کنند تا ناحیه منبع ظاهری را گسترش داده و اوج درخشندگی را کاهش دهند. مکانیسم پراکندگی می‌تواند انتشار توده‌ای (ریز ذرات پراکنده از طریق بستر، معمولاً ماتریس PS یا PC با سولفات باریم یا کربنات کلسیم پخش‌کننده) یا انتشار سطحی (بافت‌های سطحی ریز ساختاری که نور را در فصل مشترک هوا و ماده می‌شکند) باشد. دیفیوزرهای حجیم پراکندگی یکنواخت تری را در محدوده کامل زاویه ای ارائه می دهند. پخش‌کننده‌های سطحی را می‌توان با ساختارهای ریز نامتقارن مهندسی کرد که نور را ترجیحاً در یک صفحه هدایت می‌کنند - برای لامپ‌های خطی که در آن پخش گسترده جانبی و قطع طولی کنترل‌شده هر دو مورد نیاز است، مفید است. Suzhou Gentle Photoelectric Technology Co., Ltd.، به عنوان متخصص در توسعه مواد نوری از جمله ورق های پخش کننده نور LED و پانل های پخش کننده نور پلاستیکی، سطوح نوری با ساختار میکرو را در سطح فرمولاسیون برای دستیابی به اهداف مه، انتقال و توزیع زاویه ای خاص برای مشتریان OEM چراغ ها در سراسر صنعت روشنایی طراحی می کند.

بازتابنده ها

بازتابنده‌های آلومینیومی با سطوح آنودایز شده یا پوشش‌داده‌شده با PVD به مقادیر بازتابی نیم‌کره‌ای 85 تا 95 درصد می‌رسند و نور LED ساطع شده به سمت عقب را به سمت صفحه هدف هدایت می‌کنند. هندسه بازتابنده - منحنی های سهموی، بیضی یا مرکب - تعیین می کند که آیا لامپ یک نقطه باریک، یک سیل گسترده یا توزیع نامتقارن برای شستشوی دیوار یا روشنایی قفسه ایجاد می کند. بازتابنده های با پوشش پودری سفید مقداری راندمان را قربانی می کنند (بازتاب 85-90٪) اما پرتوهای منعکس شده نرم تر و پراکنده تری تولید می کنند که بهتر با خروجی پانل دیفیوزر در چراغ های پانل ترکیب می شود.

لنزهای ثانویه

عدسی‌های TIR (بازتاب داخلی کلی) روی هر ساطع‌کننده LED محکم‌ترین کنترل پرتو را فراهم می‌کنند و زوایای باریک پرتو 15 تا 30 درجه را برای روشنایی کار یا کاربردهای در ارتفاعات بالا که ارتفاع سقف بیش از 8 متر نیاز به تحویل متمرکز دارد تا روشنایی مورد نیاز در سطح کف را حفظ کند. لنزهای TIR معمولاً PMMA یا PC هستند، با تلفات انتقال 3 تا 7 درصد در هر لنز. آرایه هایی از لنزهای TIR روی آرایه های LED در صنعت بالا استفاده می شود لامپ های LED داخلی برای دستیابی به مقادیر قدرت شمع پرتو مرکزی بالای 10000 سی دی در وات زیر 200 وات - ترکیبی که با منابع HID بدون تلفات قابل توجه کنترل پرتو قابل دستیابی نبود.

استانداردهای روشنایی بر اساس محیط داخلی: معنی اعداد برای انتخاب فیکسچر

اهداف روشنایی برای محیط‌های داخلی در استانداردهایی از جمله EN 12464-1 (اروپا)، IES RP-1 (آمریکای شمالی) و GB 50034 (چین) کدگذاری شده‌اند. این استانداردها مقادیر روشنایی حفظ شده (Em) را در لوکس در صفحه کار، همراه با نسبت های یکنواخت (نور روشنایی حداقل/متوسط) و محدودیت های درجه بندی یکپارچه تابش نور (UGR) مشخص می کنند. درک این پارامترها - و نحوه تعامل آنها - مفیدتر از دانستن هدف لوکس است، زیرا تعیین نوع فیکسچر مناسب به هر سه مقدار به طور همزمان بستگی دارد.

حد UGR سزاوار توجه بیشتری نسبت به آن است که معمولاً در خرید وسایل دریافت می‌شود. UGR یک مقدار محاسبه‌شده (مستقیماً اندازه‌گیری نمی‌شود) است که بر اساس درخشندگی نور در زوایای بالا (بالای 65 درجه از نادر)، هندسه اتاق و موقعیت ناظر، تابش نور ناراحتی را پیش‌بینی می‌کند. یک چراغ با UGR بالاتر از حد مجاز برای فضای کاربردی خود، حتی اگر هدف روشنایی برآورده شود، باعث خستگی بصری قابل اندازه گیری می شود - یک مشکل رایج زمانی که وسایل صنعتی طراحی شده برای کاربردهای انبارهای بالا (UGR ≤ 25) در محیط های اداری که UGR ≤ 19 مورد نیاز است، نصب می شوند. تعیین کلاس UGR صحیح از ابتدا به اندازه تعیین خروجی لومن صحیح مهم است.

رتبه بندی IP برای چراغ های LED داخلی: رمزگشایی از آنچه که هر رقم واقعاً در برابر آن محافظت می کند

سیستم رتبه‌بندی IP (محافظت از ورود) که در IEC 60529 تعریف شده است، به طور گسترده در برگه‌های اطلاعات چراغ‌ها ذکر شده است، اما اغلب توسط مشخص‌کننده‌ها به اشتباه درک می‌شود. کد دو رقمی - IP65، IP66، IP69K - مقیاس خطی "محافظت بیشتر بهتر است" را توصیف نمی کند. هر رقم یک محور حفاظتی متفاوتی را نشان می‌دهد، و ترکیب ارقام مستلزم درک این است که هر آزمایش واقعاً شامل چه چیزی می‌شود، زیرا رقم دوم بالاتر، رقم اول بالاتر را تضمین نمی‌کند، و هیچ‌یک از رقم‌ها چیزی در مورد مقاومت در برابر خوردگی، پایداری UV یا مقاومت در برابر ضربه به شما نمی‌گوید.

رقم اول (0-6) حفاظت در برابر ورود ذرات جامد، از عدم حفاظت (0) تا ضد گرد و غبار (6) را توصیف می کند. برای اکثر کاربردهای چراغ های داخلی، IP5X (محافظت در برابر گرد و غبار، تعریف شده به عنوان عدم رسوب گرد و غبار مضر پس از 8 ساعت در محفظه گرد و غبار) کافی است. IP6X (مقاوم در برابر گرد و غبار، عدم ورود گرد و غبار تحت خلاء) برای اتاق های تمیز و محیط های ساخت نیمه هادی که در آن هر گونه منبع ذرات - از جمله لامپ ها - باید حذف شود، مشخص شده است. رقم دوم (0-9K) حفاظت در برابر نفوذ آب را توصیف می کند: IP X4 از هر جهت ضد پاشش است. IP X5 مقاوم در برابر جت آب (12.5 لیتر در دقیقه در فاصله 3 متری) است. IP X6 در برابر جت های آبی قدرتمند (100 لیتر در دقیقه) مقاومت می کند. IP X8 غوطه ور شدن مداوم در عمق و مدت زمان مشخص را پوشش می دهد.

برای صنعتی چراغ های LED داخلی در محیط‌های فرآوری مواد غذایی، شستشو یا تولید مرطوب، تمایز بین IP65 و IP66 مهم است. IP65 یک جت آب نازل 6.3 میلی متری با سرعت 12.5 لیتر در دقیقه از هر جهت را تحمل می کند - برای تمیز کردن عمومی شیلنگ کافی است. IP66 یک نازل 12.5 میلی‌متری با سرعت 100 لیتر در دقیقه را تحمل می‌کند، که نشان‌دهنده شستشوی پرفشار تهاجمی‌تر مورد استفاده در کارخانه‌های تولید و دم کردن مواد غذایی است. مشخص کردن IP65 در برنامه‌ای که در واقع از فشارهای شستشوی سطح IP66 استفاده می‌کند، بدون توجه به عملکرد خوب لامپ در شرایط خشک، منجر به ورود آب، خوردگی کانکتور و خرابی زودهنگام لامپ می‌شود. IP69K - بالاترین امتیاز ورودی آب - شامل جت های آب گرم در دمای 80 درجه سانتیگراد، 80 تا 100 بار، از فاصله 0.1 تا 0.15 متری است و برای محیط های فرآوری مواد غذایی و کشاورزی با پروتکل های تمیز کردن بخار در نظر گرفته شده است.

الزامات نورپردازی اتاق تمیز: چه چیزی باعث می شود یک لامپ واقعاً با اتاق تمیز سازگار باشد

لامپ های نصب شده در محیط های اتاق تمیز باید الزاماتی را برآورده کنند که فراتر از مشخصات استاندارد لامپ LED تجاری داخلی است. ISO 14644-1 اتاق های تمیز را بر اساس حداکثر غلظت ذرات در متر مکعب در اندازه ذرات مشخص طبقه بندی می کند. هر کلاس ISO مجموعه ای متفاوت از محدودیت ها را بر روی هر سطح، وسایل و نفوذ در محیط کنترل شده، از جمله سیستم روشنایی، اعمال می کند.

الزامات اولیه نورپردازی مخصوص اتاق تمیز عبارتند از: کنترل تولید ذرات، نصب هموار یا نصب یکپارچه در سقف، و مقاومت شیمیایی در برابر عوامل تمیز کننده مورد استفاده در تاسیسات. کنترل تولید ذرات از سطح انتخاب مواد آغاز می‌شود: محفظه‌های لامپ نباید تحت چرخه حرارتی معمولی الیاف، پوسته پوسته شدن یا تولید ذرات ایجاد کنند. آلومینیوم با پوشش پودری یا آنودایز نسبت به سطوح رنگ شده که قابلیت تراشه دارند ترجیح داده می شود. همه بست ها باید فرورفته یا پوشیده باشند. مواد واشر باید در دمای عملیاتی ریزش نداشته باشند. برای کلاس ISO و محیط‌های تمیزتر، لامپ‌ها معمولاً با عناصر محفظه فولادی ضد زنگ و واشرهای EPDM مشخص می‌شوند که هم در برابر تولید ذرات و هم در برابر عوامل تمیزکننده تهاجمی مورد استفاده در این سطوح تمیزی مقاومت می‌کنند.

نصب فلاش مانت در اکثر تنظیمات اتاق تمیز برای جلوگیری از سطوح افقی که ذرات را انباشته می کنند مورد نیاز است. لامپ‌هایی که به پانل سقفی افتخار می‌کنند، برآمدگی‌ها و شکاف‌هایی ایجاد می‌کنند که ذرات را جمع‌آوری می‌کنند و تمیز کردن آنها دشوار است - نقض مستقیم اصول طراحی اتاق تمیز. چراغ‌های اتاق تمیز واقعی به یک سیستم شبکه‌ای سقفی طراحی‌شده با تجهیزات آب‌بندی بین قاب چراغ و پانل سقف نیاز دارند، که معمولاً IP65 را در رابط سقف برای جلوگیری از نفوذ ذرات از فضای پلنوم بالا به دست می‌آورد. پانل دیفیوزر نوری در یک لامپ اتاق تمیز نیز باید غیر استاتیک باشد، زیرا بار الکترواستاتیکی روی سطوح پخش کننده پلاستیکی به طور فعال ذرات معلق در هوا را جذب می کند. پوشش های ضد الکتریسیته ساکن یا مواد پخش کننده دائمی ضد الکتریسیته ساکن - بخش ویژه ای در بخش مواد نوری که شرکت هایی مانند Suzhou Gentle Photoelectric Technology Co., Ltd. به عنوان بخشی از مجموعه راه حل های مواد نوری سفارشی خود توسعه می دهند - برای کلاس ISO و محیط های تمیزتر که در آن جذب ذرات به سطوح روشنایی قابل تحمل نیست، مشخص شده اند.

معیارهای کیفیت رنگ فراتر از CRI: چرا Ra به تنهایی برای روشنایی تجاری و پزشکی کافی نیست

شاخص رندر رنگ (CRI یا Ra) معیار کیفیت رنگ استاندارد برای منابع نوری از دهه 1960 بوده است، اما برای ارزیابی لامپ های فلورسنت توسعه یافته است و محدودیت های مستندی در هنگام اعمال بر منابع LED دارد. Ra از میانگین هشت نمونه رنگ (R1-R8) محاسبه می شود که همه آنها رنگ های اشباع کم تا متوسط ​​هستند. یک LED سفید که برای امتیاز Ra 90 بهینه شده است، همچنان می‌تواند قرمزهای عمیق (R9)، زردهای قوی (R12) و رنگ‌های پوست (R13، R15) را ضعیف نشان دهد - حالت خرابی که برای امتیاز Ra نامرئی است اما برای سرنشینان و مشتریان بسیار قابل مشاهده است.

برای نورپردازی خرده‌فروشی تجاری، مقدار R9 - رندر قرمز اشباع شده - عملاً مهم‌ترین معیار رندر رنگی توسعه‌یافته است. رنگ قرمز عمیق نحوه ظاهر شدن گوشت تازه، لباس قرمز و محصولات رسیده را در زیر لامپ مشخص می کند. چراغی با Ra 90 اما R9 از 20 (معمول در برخی بسته‌های فسفری LED سفید سرد) قرمزهای اشباع شده را مات و قهوه‌ای نشان می‌دهد. همان لامپ با R9 بالای 80 باعث می شود همان محصولات زنده و جذاب به نظر برسند. مشخص کردن R9 ≥ 50 به عنوان حداقل برای نورپردازی مواد غذایی و پوشاک خرده‌فروشی، اکنون در میان طراحان نور که این محدودیت را درک می‌کنند، یک روش استاندارد است.

برای معاینه پزشکی و نورپردازی جراحی، سیستم IES TM-30 - که وفاداری رنگ (Rf) و طیف رنگ (Rg) را در 99 نمونه رنگی به جای 8 مورد ارزیابی می‌کند - تصویر کامل‌تری از کیفیت رنگ را نسبت به Ra به تنهایی ارائه می‌کند. محیط‌های پزشکی نیز اغلب Duv (فاصله از مکان پلانکی در نمودار رنگی بودن) را به عنوان یک معیار سفتی برای ثبات رنگ در چراغ‌ها مشخص می‌کنند: حداکثر Duv 0.003 ± برای مشخصات مجموعه جراحی معمول است، و تضمین می‌کند که رنگ بافت بدون در نظر گرفتن اینکه کدام یک از چراغ‌های روشنایی نوری است، ثابت به نظر می‌رسد. بازرگانی استاندارد لامپ های LED داخلی معمولاً با تحمل‌های Duv ± 0.007 یا بیشتر ساخته می‌شوند - برای استفاده عمومی تجاری کافی هستند، اما الزامات سازگاری سخت‌تر مشخصات تجهیزات پزشکی را برآورده نمی‌کنند.

چگونه کیفیت مواد نوری در پانل دیفیوزر بر راندمان، یکنواختی و عملکرد بلند مدت لامپ تأثیر می گذارد

پانل دیفیوزر در چراغ های پانل یا چوب خطی اغلب به عنوان یک جزء کالا در نظر گرفته می شود - یک ورق پلاستیکی سفید که آرایه LED را پنهان می کند. در واقع، خواص اپتیکی و فیزیکی مواد دیفیوزر مستقیماً چندین مورد از مهم‌ترین پارامترهای عملکرد چراغ را تعیین می‌کند: کارایی نور در سطح ثابت، یکنواختی روشنایی در سراسر صفحه پانل، و سرعتی که هر دو در طول عمر محصول تخریب می‌شوند.

انتقال نور کل و مه دو پارامتر نوری اولیه یک صفحه پخش کننده هستند و در کشش با یکدیگر وجود دارند. مه بالاتر (پراکندگی بیشتر) یکنواختی درخشندگی را با پخش کردن نور LED نقطه‌ای در یک منطقه انتشار ظاهری بزرگ‌تر بهبود می‌بخشد، اما هر رویداد پراکندگی طول مسیر فوتون‌ها را از طریق ماده و احتمال جذب را افزایش می‌دهد و انتقال کل را کاهش می‌دهد. دیفیوزری که برای یکنواختی بالا در فاصله کم LED به دیفیوزر طراحی شده است - معمول در چراغ های با پانل نازک که در آن آرایه LED نزدیک به دیفیوزر قرار می گیرد - باید به مه کافی در حداقل تلفات جذب دست یابد. این امر مستلزم کنترل دقیق اندازه ذرات، غلظت و توزیع عامل پخش کننده در داخل بستر است که به جای یک تمرین ساده انتخاب مواد، یک قابلیت در سطح فرمولاسیون است. Suzhou Gentle Photoelectric Technology Co., Ltd. این چالش را مستقیماً از طریق سیستم تحقیق و توسعه داخلی خود، توسعه ورق های پخش کننده پلاستیکی نورپردازی LED با مه و اهداف انتقال مشخص برای تولید کنندگان لامپ که به ضمانت عملکرد نوری به جای درجه های پخش کننده استاندارد تجاری نیاز دارند، برطرف می کند.

زرد شدن طولانی مدت مواد پخش کننده یک مکانیسم کاهش عملکرد است که هم خروجی نور و هم کیفیت رنگ را در طول عمر لامپ کاهش می دهد. دیفیوزرهای مبتنی بر PS با سرعت بیشتری نسبت به مواد مبتنی بر PC تحت قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش و نور آبی زرد می شوند و زردی به عنوان یک تغییر گرم در طیف رنگ ارسالی و کاهش کل انتقال قابل مشاهده است. برای چراغ های LED داخلی برای عمر مفید 50000 ساعت مشخص شده است، پایداری مواد پخش کننده در برابر اشعه ماوراء بنفش و مقاومت در برابر نور آبی باید با طیف خروجی نور LED مطابقت داشته باشد - یک آرایه LED با محتوای آبی بالا و CCT بالا، انتشار دهنده حساس به UV را سریعتر از یک آرایه معادل وات گرم-سفید زرد می کند. پخش‌کننده‌های PC یا PMMA تثبیت‌شده با بسته‌های جاذب UV که برای طیف انتشار خاص منبع LED طراحی شده‌اند، از نظر فنی راه‌حل صحیحی برای کاربردهای روشنایی تجاری و صنعتی با عمر طولانی هستند و تفاوت عملکرد طولانی‌مدت در مقایسه با ورق PS ناپایدار به اندازه‌ای قابل توجه است که بر رتبه L70 چراغ در طول عمر کامل آن تأثیر می‌گذارد.