نورپردازی بالا در تاسیسات تجاری

فروشگاه‌های بزرگ، موسسات خرده‌فروشی، نمایندگی‌های خودرو، انبارهای تجاری، مراکز کنفرانس، فضاهای نمایشگاهی، مراکز تفریحی، سالن‌های ورزشی، و سالن‌های بدنسازی تنها نمونه‌هایی از مکان‌هایی هستند که در آن‌ها برای استفاده از-دریچه‌ای با درجه بالای تجاری در نظر گرفته شده است. این تنظیمات معمولاً عاری از مسائل روشنایی مانند رطوبت بیش از حد، اتمسفر خورنده، مواد شیمیایی سوزاننده، گرد و غبار، ارتعاشات ناشی از ماشین‌آلات سنگین، دمای شدید محیط، و الکتریسیته کثیف هستند، برخلاف ساختمان‌های صنعتی، که نوردهی بدنام می‌کنند.

روشنایی حالت جامد مبتنی بر فناوری LED به سرعت در حال جایگزینی نورهای فلورسنت و HID در بخش روشنایی با ارتفاع بالا است. طراحی محصول به دلیل آرایش پیچیده سیستم های روشنایی LED در نوسان است. چراغ‌های ال‌ای‌دی بلند برای مصارف تجاری دسته‌بندی منحصربه‌فردی از محصولات هستند که با در نظر گرفتن کاربردهای خاصی ساخته می‌شوند.

خلیج بلند تجاریکیفیت یک راه حل معماری برای فضاهای تجاری با سقف باز بلند، نورپردازی LED است. آنها برای تأکید بر ویژگی مورد نظر سازه طراحی شده اند و چیزی بیش از وسایل روشنایی فنی هستند. برخلاف خلیج‌های{2}}کلاسیک صنعتی، ساختمان‌های تجاری مانند صندوق‌فروشی‌های بزرگ و مراکز تفریحی به یک راه‌حل نورپردازی نیاز دارند که هم بسیار کارآمد انرژی باشد و هم طراحی پیچیده‌تری داشته باشد. به دلیل اندازه کوچک و استقامت حالت جامد ال‌ای‌دی‌ها، طراحان چراغ‌های روشنایی اکنون می‌توانند لامپ‌هایی بسازند که فرم و عملکرد را به‌طور چشمگیری ترکیب می‌کنند و از محدودیت‌های فاکتورهای فرم قدیمی فراتر می‌روند. این محصولات علاوه بر افزایش بسیار کارایی منبع، باعث صرفه جویی در مصرف انرژی نیز می شوند.

روشنایی جهت دار با لامپ های متال هالید و فلورسنت معمولی امکان پذیر نیست. استخراج و تغییر مسیر شار نور این لامپ‌های همه جهت{1} در توزیع مفیدتر و سازگارتر می‌تواند چالش برانگیز باشد. با اپتیک های ثانویه که به دقت طراحی شده اند، به لطف خروجی نور جهت دار LED ها و اندازه بسته بندی کوچک، می توان به راندمان تحویل نوری بسیار بالایی دست یافت.

از آنجایی که LED ها نیمه هادی هستند، ممکن است در انواع سیستم های کنترل روشنایی ادغام شوند، که اجازه می دهد تا نور را برای یک برنامه یا محیط خاص تنظیم کند. چراغ‌های ال‌ای‌دی با فاصله بالا می‌توانند با ارائه مقدار مناسب نور در صورت نیاز، به راندمان کاربرد روشنایی بالا (LAE) دست یابند که معادل صرفه‌جویی قابل‌توجه انرژی اضافی است.

طرح‌های متعدد و تغییرات عملکردی چراغ‌ها ناشی از دامنه وسیع ارتفاع‌های نصب، توزیع نور، اهداف هزینه، بسته‌های لومن، ویژگی‌های رنگ و تنظیماتی است که چراغ‌های باریکه باید با آن کار کنند و یکپارچه شوند. چراغ‌های LED تجاری-می‌توانند گرد یا خطی باشند و می‌توانند به عنوان سیستم‌های مدولار یا یکپارچه راه‌اندازی شوند. کاربری و وظایف موجود در منطقه و همچنین ویژگی های فیزیکی فضای داخلی ساختمان، شکل و آرایش این سیستم ها را تعیین می کند.

اثربخشی و قابلیت اطمینان سیستم روشنایی، ارزش نهایی چراغ LED را تعیین می کند. منبع نور، اجزای درایور و کنترل، سیستم نوری و هیت سینک برخی از اجزای متعدد سیستم روشنایی هستند که بیشتر بر این عوامل تأثیر می‌گذارند. هر فرآیند طراحی لامپ همیشه شامل مبادله-میان هزینه و عملکرد است. تنظیمات کار متوسط تأسیسات تجاری نسبت به استفاده از چراغ‌های LED با ارتفاع کم گران قیمت با یک پنجره عملیاتی کوچک تحمل بیشتری دارند، علی‌رغم این واقعیت که رسیدن به اهداف عملکرد و هزینه به طور همزمان بسیار دشوار است.

اندازه‌گیری‌های بسته LED در بسیاری از تغییرات عملکرد موجود در سیستم‌های روشنایی سطح بالا امروزه استفاده می‌شوند. طراحی بسته‌های LED و ادغام آن‌ها در سیستم روشنایی، کارایی نوری، عملکرد نگهداری لومن، دمای رنگ، دقت رندر رنگ و طول عمر آنها را تعیین می‌کند. LED های بازتابنده SMD ساخته شده بر روی پلت فرم بسته بندی حامل تراشه سربی پلاستیکی (PLCC) ایده آل هستندچراغ های LED با فاصله بالااز انواع تجاری در مقایسه با انواع دیگر بسته‌های ال‌ای‌دی، مانند بسته‌های توان بالا با بستر سرامیکی، بسته‌های تراشه‌های-روی-روی (COB) و بسته‌های مقیاس تراشه (CSP)، بسته‌های LED PLCC به کارایی منبعی دست می‌یابند که به دلیل راندمان استخراج نور بالا که با محفظه‌های بسیار بازتابنده و قاب‌های سربی به دست می‌آید، بسیار بالاتر است. چراغ‌های با فاصله بالا که از بسته‌های LED بازتابنده SMD برای تولید نور سفید استفاده می‌کنند، وقتی با درایورها و اپتیک‌های با راندمان بالا ترکیب می‌شوند، می‌توانند کارایی نورپردازی بیش از 180 lm/W داشته باشند. دوره بازپرداخت ممکن است به دلیل کارایی بالا به طور قابل توجهی کوتاه شود. کاربران نهایی ممکن است از نظر تئوری با این سطح از کارایی، حتی در دو سال سرمایه گذاری خود را شکست دهند.

کیفیت و کارایی رنگ اساساً کاهش می یابد. طیف نور LED های بسیار کارآمد در طول موج های مهم لازم برای تولید رنگ های زنده و بیش از-در نوارهای طیفی آبی و سبز اشباع شده است. در بسیاری از مراکز خرده فروشی و اوقات فراغت، رنگ های پر جنب و جوش معمولا یک تجربه بصری غنی ایجاد می کنند. تنها زمانی که در معرض تابش نوری با طیف متعادل قرار می گیریم، می توان رنگ های ظریف و پیچیده را تشخیص داد. نمایش رنگ بالا و LED های سفید گرم به دلیل از دست دادن استوکس و حساسیت کم چشم نسبت به نور با طول موج طولانی تر، به طور قابل توجهی کمتر موثر هستند.

مکانیسم‌های خرابی بسته-این ال‌ای‌دی‌های SMD منعکس‌کننده، طراحی و مهندسی چراغ‌های LED را به یک مشکل مهم تبدیل می‌کند، حتی اگر دوره بازگشت احتمالی چراغ‌های ال‌ای‌دی که از ال‌ای‌دی‌های ال‌ای‌دی{1} با کارایی بالا استفاده می‌کنند، می‌تواند به اندازه کافی برای تبلیغ خرید جذاب باشد. دما تأثیر قابل توجهی بر نگهداری روشنایی بسته LED PLCC دارد. تخریب سریع مواد بسته بندی در دماهای بالا می تواند منجر به کاهش قابل توجهی در کارایی شود. ساعات کار طولانی یا نور زیاد باعث زرد شدن رزین ترموپلاستیک می شود که باعث تسریع استهلاک لومن می شود.

طول عمر کوتاه یک لامپ LED با طراحی ضعیف، کارایی اولیه بالای آن را بی فایده می کند، مگر اینکه دمای اتصال بسته های LED پلاستیکی در زیر حداکثر دمای عملیاتی تعیین شده در تمام شرایط درایو و عملکرد حفظ شود. محصولات با عملکرد بالاتر از بسته‌های LED قالب‌گیری شده EMC (ترکیب قالب‌گیری اپوکسی) برای به تعویق انداختن شروع کاهش روشنایی و تغییر رنگ در دمای عملیاتی بالا استفاده می‌کنند. در مقایسه با مواد PPA و PCT سنتی، EMC پایداری حرارتی بهتری را ارائه می دهد. بسته‌های چهار تخته بدون سرنخ (QFN) که یک کانال حرارتی با کارایی بالا برای حذف گرما از ناحیه فعال LED ارائه می‌دهند، معمولاً در طراحی LED‌های قالب‌گیری EMC استفاده می‌شوند.

برای اینکه تمام بسته های LED پلاستیکی به طور مداوم کار کنند، مدیریت حرارتی بدیهی است ضروری است. از آنجایی که اپوکسی ظرفیت محدودی برای تحمل گرما دارد، ال‌ای‌دی‌های قالب‌گیری شده EMC تفاوتی ندارند. اتلاف گرما و تنظیم جریان رانندگی دو جنبه از مدیریت حرارتی LED هستند. برای دستیابی به خروجی نور بالا، سیستم‌های کم‌هزینه معمولاً از تعداد کمی LED استفاده می‌کنند و آنها را به سختی هدایت می‌کنند. به طور کلی، هر چه جریان درایو بیشتر باشد، گرمای بیشتری در داخل بسته های نیمه هادی تولید می شود. در نتیجه زوال حرارتی مواد بسته بندی تسریع می شود. در نتیجه یکی از مولفه های کلیدی مدیریت حرارتی حفظ جریان محرک در سطح مناسب است.

افزایش ظرفیت سیستم برای حذف گرما از محل اتصال LED هدف اصلی مهندسی حرارتی برای لامپ های LED است. مقاومت حرارتی قطعات در طول کل مسیر حرارتی باید کاهش یابد تا حرکت گرما آسان شود تا کنترل دمای محل اتصال حفظ شود.چراغ های LED تجاری با فاصله بالاانواع اغلب کمتر از 250 وات برق مصرف می کنند. بار حرارتی را می توان بدون نیاز به مدیریت حرارتی فعال با استفاده از MCPCB و TIM با رسانایی حرارتی بالا در ارتباط با یک{2}}هیت سینک غیرفعال طراحی شده خوب مدیریت کرد. نگرانی اصلی این است که سینک های حرارتی ممکن است برای کاهش هزینه کلی سیستم ساخته نشوند.

led bay lights

در بسیاری از موارد، طراحی نوری مناسب به اندازه کنترل دما بسیار مهم است. اپتیک ثانویه، که هم می تواند نور را به طور موثر از منبع نور جمع آوری کند و هم نور را به طور یکنواخت برای حداکثر فاصله ثابت توزیع کند، می تواند منجر به صرفه جویی در انرژی اضافی شود. بیش از 90٪ راندمان تحویل نوری با یک سیستم نوری خوب طراحی شده- امکان پذیر است. به طور معمول، آرایه های لنز PMMA یا پلی کربنات برای دستیابی به راندمان بالای سیستم نوری استفاده می شود. یک آرایه LED SMD می تواند به لطف یک آرایه لنز که با چندین جزء لنز ساخته شده است، کنترل نوری جداگانه داشته باشد.

با بازدهی بیش از 90 درصد، یک آرایه لنز بازتاب داخلی (TIR) می‌تواند توزیع‌های نوری دقیقی را از باریک به گسترده ارائه دهد. LED ها دستگاه هایی با چگالی شار بالا هستند. درخشندگی بیش از حد زیاد از تابشگر متمرکز باعث تابش خیره کننده می شود. با ایجاد محیط‌های زیبایی‌شناختی، نورپردازی در ساختمان‌های تجاری باید توسعه یک تجربه خوب و محیطی جذاب را ارتقا دهد. درنتیجه برای چراغ‌های ال‌ای‌دی با درجه‌ی بالای تجاری-، کاهش تابش نور یکی از اجزای حیاتی طراحی نوری است.

درایور LED در قسمت جلوییچراغ های LED با فاصله بالابرق خط جریان متناوب (AC) را مطابق با خواص الکتریکی آرایه LED به توان جریان مستقیم (DC) تبدیل می کند. به طور معمول، منبع تغذیه حالت سوئیچ (SMPS) برای تبدیل برق DC یکسو شده به مقدار از پیش تعریف شده توان DC استفاده می شود. برای تکمیل فرآیند تبدیل برق AC به DC می توان از یک-طراحی تک مرحله ای یا دو مرحله ای- استفاده کرد.

تصحیح ضریب توان (PFC) و تبدیل DC/DC در یک مدار واحد در یک درایور LED تک مرحله ای-ترکیب می شوند. یک مدار اختصاصی برای تصحیح ضریب توان فعال و یک مرحله دوم برای مدیریت جریان ثابت DC/DC از ویژگی‌های درایور LED دو مرحله‌ای هستند. به دلیل قیمت ارزان‌تر، درایوهای تک مرحله‌ای-به‌طور گسترده در برنامه‌های تجاری استفاده می‌شوند. در مقایسه با درایورهای دو مرحله‌ای، یک مدار مجتمع که هم عملیات تبدیل PFC و هم عملیات تبدیل DC/DC را انجام می‌دهد، می‌تواند 20 تا 50 درصد در تعداد قطعات مدار، اندازه و هزینه صرفه‌جویی کند. با این حال، توپولوژی تک مرحله‌ای دارای محدوده ولتاژ کاری باریک، جریان موج دار بالا، محدوده کم نور محدود، عملکرد محدود PFC و آسیب‌پذیری در برابر اضافه ولتاژ ناشی از وقوع نوسانات است.

درایورهای LED تک‌مرحله‌ای اغلب به برنامه‌های روشنایی تجاری کم مصرف با-کیفیت بالا محدود می‌شوند. توپولوژی های تک مرحله ای در سطوح توان بالاتر به دلیل بازده عملیاتی ضعیف و امضای EMI بزرگ غیرقابل اجرا می شوند. درایورهای دو مرحله ای به دلیل کارایی، قابل اعتماد بودن و قابلیت های کم نور، گزینه قیمت/عملکرد بهتری را در سطوح توان بالای 100 وات ارائه می دهند.

روند ادغام کم نور، سنجش، هوشمندی و شبکه در سیستم‌های روشنایی LED تجاری برای استفاده از پتانسیل{0}صرفه‌جویی انرژی کنترل‌های روشنایی توسط تلاش بی‌پایان-برای بهره‌وری هدایت می‌شود. هم مدولاسیون عرض پالس (PWM) و هم کاهش جریان پیوسته (CCR) می‌تواند برای کم‌نور کردن LEDها استفاده شود. در کاربردهای تجاری، پروتکل های آنالوگ 0-10 ولت و 1-10 ولت به طور گسترده ای برای تنظیم مدارهای کم نور استفاده می شد. نورپردازی آنالوگ باید در نتیجه توسعه سیستم های متصل و اینترنت اشیا (IoT) جای خود را به نور دیجیتال بدهد.

چراغ های LED را می توان با استفاده از فناوری ارتباط سیمی یا بی سیم مانند DALI، مش بلوتوث یا ZigBee به صورت جداگانه آدرس دهی، کم نور و پیکربندی کرد. هنگامی که لامپ‌های LED قادر به برقراری ارتباط با محیط اطراف خود هستند (با استفاده از اطلاعات جمع‌آوری‌شده از حسگرهای اشغال یا نور روز)، کنترل‌کننده‌های محلی، تلفن‌های همراه یا هر ترکیبی از این‌ها،-می‌توان ویژگی‌های با ارزش بالا را فعال کرد.