EN
Kāpēc jūsu augstas jaudas LED ielas lampa kļūst karsta — un kāda dzesēšanas konstrukcija to novērš
120 vatu LED ielas lampa pārvērš aptuveni 35–40 % no ievadītās elektriskās jaudas gaismā un 60–65 % siltumā — aptuveni 72–78 vati termiskās enerģijas, ko katru nakti 12 stundas, 365 naktis gadā, desmit gadus pēc kārtas nepārtraukti jāpārnes no LED pārejas vietas uz apkājējo gaisu. Ja šis siltums uzkrājas pie LED pārejas vietas ātrāk, nekā apgaismojuma ierīces korpusa konstrukcija spēj to izkliedēt, pārejas vietas temperatūra paaugstinās virs kritiskās robežvērtības 85 °C — punkta, kurā LED gaismas plūsmas samazināšanās paātrinās no pakāpeniskas 3–5 % zuduma katrām 10 000 darbības stundām līdz katastrofālam 20–30 % zudumam tajā pašā laika posmā, un LED ielas lampa, kas bija norādīta kā 50 000 darbības stundu L70, sasniedz L70 jau pēc 20 000 stundām.
LED ielas lampas siltuma izvadīšanas ķēdē ir četri posmi, un vājākais posms nosaka pārejas temperatūru. Posms 1: termiskā saskarne starp LED čipu un metāla kodola печатās shēmas plati (MCPCB) — lodējuma savienojums vai termiskā līme, kuras biezums ir aptuveni 50–100 mikroni un kas jāizmanto ar minimālu termisko pretestību (zem 1,5 °C/W augstas jaudas lietojumos). Posms 2: saskarne starp MCPCB un alumīnija siltuma atvadītāju — parasti termiskās maisījums vai termiskās pads kārta, kas aizpilda mikroskopiskās gaisa spraugas starp abām virsmām, jo gaiss ir 10 000 reižu sliktāks siltuma vadītājs nekā alumīnijs. Posms 3: alumīnija siltuma atvadītājs pats par sevi — liešanas veidā izgatavots korpus ar integrētām ribām, kas palielina virsmas laukumu, kas ir pakļauts apkājējā gaisa ietekmei, 10–20 reizes salīdzinājumā ar vienādas pamatnes plakanu virsmu. Posms 4: pasīvā konvekcija — dabiskā gaisa plūsma pāri siltuma atvadītāja ribām, ko rada temperatūras starpība starp karsto ribu virsmu un vēsāko apkājējo gaisu. Ne ventilatori, ne sūkņi — LED ielas lampai jāizvada 78 vatu siltums klusībā un bez kustīgiem daļām, jo jebkurš mehāniskais dzesēšanas ierīce ievieš bojājumu risku, kas notiks pirms LED komponentu bojājuma.
HAIROLUX ir nacionāla augstas tehnoloģijas uzņēmums ar vairāk nekā 13 gadu pieredzi LED ārējo apgaismojumu ražošanā. Uzņēmums izstrādā LED ielas lampu korpusus no liektā alumīnija, kur atvērumu ģeometrija ir optimizēta — atvērumu attālums, augstums un biezums ir aprēķināti konkrētajam jaudas diapazonam (30–120 W saules enerģijas barotām LED ielas lampām un līdz 150 W tīkla barotām LED ielas lampām), lai sasniegtu līdzsvaru starp siltuma izvadīšanas veiktspēju, strukturālo stingrību, svaru un pretestību vēja slodzei uz staba.
Projektēšanas elementi, kas nosaka dzesēšanas veiktspēju
LED ielas lampas korpusa ribu ģeometrijai jāsaskaņo trīs savstarpēji pretrunīgi prasības. Plašāka ribu attāluma (8–12 mm starp ribām) izvēle uzlabo pasīvo konvekciju, jo gaisa plūsma starp ribām kļūst brīvāka, taču samazina kopējo ribu virsmas laukumu, kas pieejams siltuma pārnešanai. Šaurāks attālums (4–6 mm) palielina virsmas laukumu, bet ierobežo gaisa plūsmu, un rezultējošais siltuma uzkrāšanās šaurajos kanālos patiesībā var paaugstināt pārejas temperatūru, neskatoties uz lielāko virsmas laukumu — šis pretintuitīvais rezultāts ir apstiprināts ar termiskajām simulācijām. HAIROLUX LED ielas lampu korpusi no liektā alumīnija izmanto optimizētu ribu attālumu, ko katram produkta vatu diapazonam ir apstiprinājusi termiskā simulācija; korpusi vienlaikus veido strukturālo korpusu (IP65/IP66 noslēgts pret mitrumu) un galveno siltuma izkliedētāju — divfunkcionālu dizainu, kas novērš atsevišķa siltuma izkliedētāja un korpusa termisko saskarni, kas citādi pievienotu termisko pretestību.
Reāllaikas lietojums: Vidusjūras reģiona šosejas termiskā izturības tests
Saūda Arābijā īstenots šosejas apgaismojuma projekts, kurā tika noteikti 150 W LED ielas lampu korpusi uz 12 metrus augstiem stabiem gar tuksnesa šoseju, kur vasarā apkārtējās vides temperatūra dienā regulāri pārsniedz 45 °C un naktī paliek virs 35 °C — šādas apstākļi ievērojami samazina LED ielas lampai pieejamo pasīvo konvekcijas dzesēšanu, jo siltumizvadītāja un apkārtējās vides temperatūru starpība samazinās no aptuveni 50 °C (25 °C apkārtējās vides temperatūrā) līdz aptuveni 25 °C (45 °C apkārtējās vides temperatūrā). Projekta sākumā tika uzstādītas LED ielas lampas no piegādātāja, kurš nebija veicis termisko validāciju augstas apkārtējās vides temperatūras ekspluatācijai — 18 mēnešu laikā gaismas plūsma samazinājās par 25–30 %, nokrītot zem šosejas minimālās apgaismojuma normas.
Iestāde nomainīja neveiksmīgos LED ielas lampu blokus ar HAIROLUX armatūrām, kas īpaši izstrādātas augstas apkārtējās vides temperatūras apstākļiem: palielināta dzesētāja virsmas platība (dziļāki dzesētāja ribiņas, pagarināts korpusa garums), augstākas veiktspējas termiskā starpslāņa materiāls starp MCPCB un dzesētāju, kā arī LED vadības ierīces, kas paredzētas darbībai 70 °C apkārtējā temperatūrā, nevis standarta 50 °C. Pēc 3 gadu darbības tajos pašos tuksneša apstākļos lūmenu degradācija bija 8 % — iekšēji atbilstoši prognozētajai L70 trajektorijai 50 000+ stundām. HAIROLUX LED ielas lampas termiskais dizains pierādīja, ka augstas apkārtējās vides temperatūras darbība ir risināma ar inženierijas līdzekļiem, nevis ir LED tehnoloģijas iedzimta ierobežojuma rezultāts.
Bieži uzdotie jautājumi
Kāda ir maksimālā drošā LED pārejas temperatūra?
85 °C ir rūpniecībā pieņemtā maksimālā pārejas temperatūra ilgstošai LED ielas lampu darbībai. Virs 85 °C gaismas plūsmas samazināšanās paātrinās nelineāri. 105 °C temperatūrā LED elements, kam norādīts 50 000 darbības stundu L70 termiņš, var sasniegt L70 jau pēc tikai 15 000 darbības stundām. HAIROLUX LED ielas lampu termiskās sistēmas ir izstrādātas tā, lai visnepatīkamākajos apkārtējās vides apstākļos pārejas temperatūra paliktu zem 80 °C.
Kāpēc LED ielas lampu korpusiem izmantot alumīniju?
Alumīnija termiskā vadītspēja ir aptuveni 200 W/m·K — aptuveni 800 reizes labāka nekā plastmasas (0,25 W/m·K) un 5 reizes labāka nekā tērauda (40 W/m·K). Spiedlēsts alumīnijs nodrošina arī strukturālo izturību, korozijas izturību un pilnīgu pārstrādājamību. HAIROLUX LED ielas lampu korpusi izgatavoti no spiedlēsta alumīnija ar integrētām siltuma izvadīšanas lāpstiņām.
Vai aktīvā dzesēšana (ventilatori) var pagarināt LED ielas lampu kalpošanas laiku?
Aktīvā dzesēšana īsā termiņā pazemina pārejas temperatūru, taču ievieš ventilatoru ar tipisku kalpošanas laiku 30 000–50 000 stundas — īsāku nekā LED ielas lampas 50 000+ stundu reitingu. Kad ventilators iznāk no darba, LED pārejas temperatūra strauji pieaug un LED ātri degradējas. Pasīvā dzesēšana (siltuma atvadītājs + dabiskā konvekcija) nemaz nesatur kustīgas daļas un nav iespējamas kļūmes — tā ir vēlamā dizaina izvēle LED ielas lampu ilgmūžībai.
Kā putekļu uzkrāšanās ietekmē LED ielas lampu dzesēšanu?
Putekļi uz siltuma atvadītāja lāpstiņām veido izolējošu kārtu, kas samazina siltuma pārnesi uz apkāpjējo gaisu par 5–15 % atkarībā no uzkrāšanās biezuma. Paštīrošās lāpstiņu konstrukcijas — lāpstiņas, kas ir slīpi nolaistas un kam ir gludas virsmas — uzglabā mazāk putekļu salīdzinājumā ar horizontālām virsmām. HAIROLUX lāpstiņu ģeometrija ņem vērā gan termisko efektivitāti, gan piesārņojuma pretestību.
Vai LED ielas lampas IP reitings ietekmē dzesēšanu?
Augstākas IP klases (IP66 pret IP65) nodrošina labāku mitruma un putekļu aizsardzību, tačau tās var ierobežot iekšējo gaisa plūsmu, tādējādi ieslēdzot siltumu noslēgtajā korpusā. Optimālais dizains apvieno noslēgšanu (vides aizsardzībai) ar siltuma vadīšanas ceļiem, kas izlaiž noslēgto tilpumu — siltums pārvietojas caur korpusa sienām pateicoties vadīšanai, nevis caur noslēgto gaisa dobumu pateicoties konvekcijai. HAIROLUX IP65/IP66 LED ielas lampu dizaini izmanto šo vadīšanas ceļu pieeju.
Kā pārbaudīt LED ielas lampas termisko veiktspēju?
Pieprasiet ražotāja termisko simulācijas ziņojumu, kurā norādīta pārejas temperatūra projektā paredzētajā maksimālajā apkārtējā temperatūrā, nevis laboratorijas apstākļos pie 25 °C. Pieprasiet LM-80 testu datus konkrētajam izmantotajam LED modelim un TM-21 prognozes, kurās iekļauta armatūras faktiskā vietējā pārejas temperatūra (nevis LED ražotāja ideālo apstākļu temperatūra). HAIROLUX sniedz termisko dokumentāciju kopā ar projekta piedāvājumiem.