EN
Зошто вашата LED улична светилка со висока моќност се загрева — и дизајнот на ладење кој го поправа тоа
Светлосната лампа со LED од 120 W претвора приближно 35–40 % од влезната електрична енергија во светлина и 60–65 % во топлина — што изнесува приближно 72–78 W топлинска енергија која мора да се пренесува од LED-спојот до околниот воздух непрекинато по 12 часа секоја ноќ, 365 ноќи годишно, во тек на десет години. Ако таа топлина се собира во LED-спојот побрзо од тоа што светилникот може да ја расеа, температурата на спојот се зголемува над критичната граница од 85 °C — точката каде што намалувањето на светлинскиот проток (lumen depreciation) на LED-овите забрзува од постепено намалување од 3–5 % на секои 10.000 часа до катастрофално губење од 20–30 % за истото време, а LED-светилникот со номинално траење од 50.000 часа до L70 всушност достигнува L70 само по 20.000 часа.
Ланецот за расејување на топлината во уличната лампа со LED има четири врски, а најслабата врска го определува температурниот јазол. Врска 1: топлинскиот интерфејс помеѓу LED чипот и штампаниот коловски панел со метално јадро (MCPCB) — спој со лемка или слој од топлински лепак со дебелина од околу 50–100 микрони, кој мора да пренесува топлина со минимален топлински отпор (под 1,5°C/W за примени со висока моќност). Врска 2: интерфејсот помеѓу MCPCB и алуминиумското ладење — обично слој од топлински мастило или топлински пад, кој ги пополнува микроскопските воздушни празнини помеѓу двете површини, бидејќи воздухот е 10 000 пати послаб топлински проводник од алуминиумот. Врска 3: самото алуминиумско ладење — ливено куќиште со интегрирани ребра кое зголемува површината изложена на околниот воздух за 10–20 пати во споредба со рамна површина со иста основа. Врска 4: пасивна конвекција — природниот воздушен тек над ребрата на ладењето предизвикан од температурната разлика помеѓу топлата површина на ребрата и постудениот околен воздух. Без вентилатори, без пумпи — уличната лампа со LED мора да расејува 78 W топлина бесшумно и без движечки делови, бидејќи секој механички уред за ладење воведува точка на неуспех која ќе се случи пред самите LED-ови.
HAIROLUX, национално високотехнолошко претпријатие со повеќе од 13 години искуство во производството на LED надворешни осветлувања, дизајнира куќишта за LED улични лампи од алуминиум со леанje во форма со оптимизирана геометрија на ливовите — растојанието помеѓу ливовите, нивната висина и дебелина се пресметани за специфичниот распон на моќност (30 W–120 W за соларни LED улични лампи, до 150 W за мрежни LED улични лампи) за да се постигне баланс помеѓу топлинската ефикасност, структурната чврстост, тежината и отпорноста кон ветровито оптоварување на столбот.
Елементи на дизајнот кои одлучуваат за ефикасноста на ладењето
Геометријата на ребрата на куќичката за LED улични светилки мора да ги балансира три конкурирачки барања. Поголемото растојание помеѓу ребрата (8–12 мм) подобрува пасивната конвекција, бидејќи воздухот полесно циркулира помеѓу ребрата, но намалува вкупната површина на ребрата достапна за пренос на топлина. Помалото растојание (4–6 мм) зголемува површината, но ограничува протокот на воздух, а резултирачкото загревање во тесните канали всушност може да го зголеми температурата на спојот иако површината е поголема — контраинтуитивен резултат потврден со термална симулација. Куќичките за LED улични светилки од леана алуминиум на HAIROLUX користат оптимизирано растојание помеѓу ребрата, потврдено со термална симулација за секој распон на вати на производот, при што куќичката функционира и како структурна овојница (заштитена од влага според IP65/IP66) и како примарен топлински отвод — дизајн со двојна функција кој елиминира посебниот термален интерфејс помеѓу топлинскиот отвод и куќичката, што би додало термален отпор.
Примена во реални услови: Тест за топлинска издржливост на автопат во Блискиот Исток
Проект за осветлување на автопат во Саудиска Арабија предвидувал употреба на LED улични светилки со моќност од 150 W, поставени на столови високи 12 метри долж пустински автопат, каде што летните амбиентални температури редовно надминуваат 45°C дневно и остануваат над 35°C навечер — услови кои драстично го намалуваат пасивното конвективно ладење на LED уличните светилки, бидејќи разликата во температурата помеѓу топлинскиот отвод и амбиенталниот воздух се смалува од околу 50°C (при амбиентална температура од 25°C) на околу 25°C (при амбиентална температура од 45°C). На почетокот, проектот инсталирал LED улични светилки од доставувач кој не ги потврдил термичките карактеристики за работа при високи амбиентални температури — внатре во 18 месеци, светлосниот отстап се намалил за 25–30%, па паднал под минималниот стандард за осветленост на автопатот.
Овластувањето ги заменило неуспешните единици за улични лампи со LED со фикснурите HAIROLUX, специјално дизајнирани за средини со висока амбиентална температура: зголемена површина на ливовите (по длабоки ливови, проширена должина на куќиштето), материјал со посилни термички карактеристики помеѓу MCPCB и топлинскиот отвод, и драјвери за LED кои се оценети за работа при амбиентална температура од 70°C, наместо стандардните 50°C. По три години работа во истите пустински услови, депресијата на лумените била измерена на 8% — во рамките на предвидената L70 траекторија за 50.000+ часа. Термичкиот дизајн на уличната лампа со LED HAIROLUX докажал дека работата во средини со висока амбиентална температура е решлива преку инженерски решенија, а не е вродено ограничување на технологијата со LED.
Често поставувани прашања
Која е максималната безбедна температура на спојот на LED?
85°C е индустријалниот стандарден максимален температурен режим на спојот за долготрајна работа на LED улични лампи. Над 85°C, губитокот на светлоста се забрзува нелинеарно. На 105°C, LED-овата лампа со номинален век на траење од 50.000 часа до L70 може да достигне L70 веќе по само 15.000 часа. Топлинските системи за LED улични лампи на HAIROLUX се дизајнирани така што температурата на спојот останува под 80°C и при најнеповолни амбиентални услови.
Зошто се користи алуминиум за куќиштата на LED уличните лампи?
Алуминиумот има топлинска спроводливост од околу 200 W/m·K — приближно 800 пати повисока од пластиката (0,25 W/m·K) и 5 пати повисока од челикот (40 W/m·K). Алуминиумот произведен со леанje во форма исто така обезбедува структурна чврстина, отпорност кон корозија и целосна рециклирамост. Куќиштата на LED уличните лампи на HAIROLUX се направени од алуминиум леан со интегрирани финоси за расеање на топлината.
Дали активното ладење (со вентилатори) може да го прошири векот на траење на LED уличните лампи?
Активното ладење го намалува температурата на спојот во краток временски период, но воведува вентилатор со типичен век на траење од 30.000–50.000 часа — пократок од оценката за траење на LED уличните светилки од 50.000+ часа. Кога вентилаторот ќе се повреди, температурата на LED спојот резко расте и LED-овите брзо се деградираат. Пасивното ладење (топлински отводник + природна конвекција) нема движечки делови и нема начини на неуспех — тоа е предизбран дизајн за долговечност на LED уличните светилки.
Како прашината влијае врз ладењето на LED уличните светилки?
Прашината врз финалите на топлинскиот отводник дејствува како изолациона слој и намалува преносот на топлина кон околниот воздух за 5–15%, во зависност од дебелината на насобраната прашина. Дизајните на финали со самочистење — финали наклонети надолу со гладки површини — намалуваат задржувањето на прашина во споредба со хоризонталните површини. Геометријата на финалите на HAIROLUX е дизајнирана со оглед на и двете: термалната перформанса и отпорноста кон замрљување.
Дали IP-рејтингот на LED уличната светилка влијае врз ладењето?
Повисоките IP оцени (IP66 според IP65) обезбедуваат подобра заштита од влажност и прашини, но можат да ограничат внатрешниот воздушен проток, затворајќи го топлината во запечатеното куќиште. Оптималниот дизајн балансира помеѓу запечатувањето (за заштита од околината) и патиштата за топлинска проводливост кои минуваат покрај запечатениот волумен — топлината се движи низ ѕидовите на куќиштето преку проводливост, а не преку запечатената воздушна шуплина преку конвекција. Дизајните на LED улични светилки на HAIROLUX со IP65/IP66 користат овој пристап со патишта за проводливост.
Како да проверам термичката перформанса на LED улична светилка?
Побарајте го термичкиот симулациски извештај од производителот кој го прикажува температурниот зглоб при максималната околна температура на проектот, а не при лабораториските услови од 25°C. Побарајте LM-80 податоци од тестовите за специфичниот модел на LED кој се користи, како и проекции според TM-21 кои вклучуваат вистинската температура на зглобот на светилката на местото на инсталација (а не идеалната температура на зглобот од производителот на LED). HAIROLUX обезбедува термичка документација заедно со понудите за проектите.