빛을 공간으로 방출하는 데 사용되는 전기 부품을 조명 기구라고 합니다. 주로 관련된 천장의 면적과 높이를 정의하는 "하이 베이" 및 "로우 베이" 조명이라는 단어는 조명 사업에서 자주 사용됩니다. 하이베이 등기구라 불리는 조명기구는 지면이나 작업대보다 높은 산업현장을 위해 만들어진다. 하이 베이 조명에 대한 애플리케이션은 천장이 30피트 이상일 수 있는 창고, 산업 플랜트, 대규모 소매 시설, 스포츠 경기장 등과 같은 "하이 베이"에서 사용하기 위해 만들어진 조명 시스템을 포함할 수 있습니다.
기존의 HID 하이 베이에 비해 LED 하이 베이 조명기구는 에너지 소비 감소, 더 높은 구동 전류에서 더 나은 출력, 더 긴 수명, 향상된 견고성, 더 작은 크기, 더 빠른 스위칭, 뛰어난 내구성 및 신뢰성을 포함하여 많은 이점을 제공합니다. 그러나 LED 과열로 인해 발생하는 복잡성은 고체 조명을 사용할 때 심각한 문제입니다.
열과 광원은 LED
반도체 다이오드는 발광 다이오드로 대표되는 고체 조명 장치의 기초입니다. 전자와 정공은 다이오드가 순방향으로 바이어스(활성화 또는 켜짐)될 때 재결합하여 빛의 형태로 에너지를 방출합니다. 이러한 광전자 장치는 에너지를 빛으로 전환한 결과 열을 생성하며, 열이 누적되면 작동 온도가 상승하여 효율성 저하 및 조기 고장을 초래할 수 있습니다. 접합부의 온도를 제어하고 이상적인 정상 상태 작동 온도에 도달하는 능력은 종종 LED의 성능을 결정합니다. 열악한 광 출력, 열악한 조명기구 효율, 지배적인 파장, 더 짧은 기대 수명은 더 높은 접합 온도와 관련이 있는 경우가 많습니다. LED의 접합 온도는 전체 효율과 L70 수명 모두에 상당한 영향을 미칩니다. 질화 갈륨(GaN) LED의 경우 접합 온도가 10도 상승(25도 이상)할 때마다 수명이 10kHz(1000시간)씩 감소할 수 있습니다. 접합 온도를 40도에서 70도로 올리면 LED 효율이 10% 이상 감소한다. 성능을 유지하고 접합 온도 및 주변 온도의 특정 변화에 대해 LED 고정 장치의 작동 온도를 조절하려면 적절한 열 관리 솔루션을 고안해야 합니다.
주변 온도가 높은 영역에는 높은 베이 조명이 필요합니다.
조명 기구는 종종 높은 베이 건물의 천장에 또는 천장 가까이에 장착됩니다. 적절한 조명을 제공하기 위해 이러한 램프에는 일반적으로 고전력 LED가 사용됩니다. LED에 주어진 전류와 LED의 작동 온도는 모두 LED가 생성하는 빛의 양에 영향을 미칩니다. 높은 광속으로 LED를 구동하기 위해 높은 전기 구동 신호를 사용할 수 있지만, 그렇게 하면 종종 LED가 고온에서 작동하게 됩니다. 또한 높은 베이 응용 프로그램은 일반적으로 낮은 베이 응용 프로그램보다 더 부식성이 있고 가혹한 설정에서 작동합니다. 특히 제철소, 주물 공장, 유리 생산 공장과 같은 제조 시설에서 높은 베이 설정은 더 높은 주변 온도, 더 많은 공기 중 먼지 및 기름 입자를 가질 수 있습니다. 공간이 작은 인클로저 및/또는 주변 온도가 높은 환경에서 작동하는 동안 LED는 부속 회로에서 생성된 열로 인해 손상될 수 있습니다.
따라서 주변 온도가 높은 지역에서 고출력 조명을 사용하면서 LED 고정 장치 내부에서 발생하는 열을 관리하는 것이 중요합니다. 열 관리는 형광체를 열화시키고 램프 수명을 단축시킬 수 있는 접합부에 축적되는 잉여 열을 높은 고정 장치에서 제거하는 시스템의 능력을 의미합니다. 고급 조명기구 사용, 개선된 방열 설계, 열이 너무 많이 축적되면 자동으로 조명을 줄이는 온도 센서까지 LED 제조업체는 항상 더 높은 온도를 위해 설계를 개선하고 있습니다.
생존을 위해 고품질 LED 사용
일반적으로 고품질 LED는 고온 환경에서 작동할 수 있는 내구성이 뛰어난 부품입니다. 예를 들어 CREE XM-L LED는 최대 150도의 접합 온도에서 작동할 수 있습니다. LED 등기구의 상대 광 출력은 25도에서의 상대 광 출력과 비교하여 주변 온도 60도에서 10%만 떨어집니다. 열 저항은 LED 부문에서 열을 전달하는 장치의 전체 용량을 설명하는 데 사용되는 용어입니다. LED 자체의 열 확산 연결 및 패키징은 열 저항 경로를 최소화하도록 설계되었습니다. LED 패키지에서 소산될 수 있는 최대 전력은 열 저항과 최대 작동 온도에 따라 다릅니다. LED 접합부와 주변 공기 사이의 열 저항이 최대 순방향 전류를 결정합니다. 강한 LED 접합 온도는 열 저항이 강한 LED 내부에 큰 열 축적으로 인해 발생합니다. 이런 일이 발생하면 LED의 접합 온도 증가 효과가 순방향 전류 상승 효과와 균형을 이루어 순방향 전류 증가에도 불구하고 LED가 광 출력 수준을 유지하거나 감소시킬 수 있습니다. 등기구의 수명과 광학적 특성을 최대화하기 위해서는 납땜 지점에서 주변까지의 열 저항을 최소화하는 방식으로 등기구를 구성하는 것이 중요합니다. OSRAM Opto Semiconductors가 제시한 OSLON Square LED 제품군은 열 저항이 3.8K/W에 불과해 높은 주변 온도에서 특히 잘 작동하며 높은 온도에서도 50000시간 이상의 수명을 달성할 수 있습니다. LED에서 최대 135도 온도. 접합 온도가 120도 이하로 유지되는 정전류 작동을 기반으로 하는 Lumileds LUXEON K2 백색 LED는 1000mA의 순방향 전류에서 50000시간 작동 시 70% 루멘 유지를 제공합니다. 최대 150도의 접합 온도에서 출력 손실이 거의 없이 작동할 수 있습니다.
열 제어: 시스템 성능의 중요한 측면
효과적인 열 설계는 산업용 조명 기구, 특히 회로와 LED가 밀폐된 하우징에 배치되는 UFO 스타일의 높은 베이에서 이러한 광전자 장치의 작동 온도를 낮추면서 성능과 신뢰성을 향상시키는 데 필수적입니다. 하이 베이 설계의 경우, 종종 통합 조명 기구 하우징인 방열판이 열 설계의 주요 강조점입니다. 각 LED의 접합부와 드라이버 하우징은 방열판으로 냉각되도록 되어 있습니다. 방열판의 표면적을 확장하고 주변 공기와의 더 높은 대류 열 교환을 촉진하기 위해 방열판은 종종 금속과 같은 열 전도 재료로 만들어지며 핀 또는 채널이 있습니다. 하우징에 주조된 내장형 열 배출 챔버가 가능합니다. 재료 구성 및 주변 요인은 하이 베이 하우징의 열전도율에 영향을 미칩니다. 열전도는 시스템의 구성 요소 부품의 형상을 기반으로 하는 폐열을 제거하는 또 다른 방법입니다. 구리, 알루미늄 및 금속 합금을 포함하되 이에 국한되지 않는 열전도율이 높은 모든 재료를 사용하여 방열판을 만들 수 있습니다. 구리의 열전도율이 최소 400W/mK라는 사실에도 불구하고. 상대적으로 높은 열전도율과 제조의 단순성으로 인해 알루미늄은 방열판으로 선택되는 금속입니다. 알루미늄 하우징은 방열 및 내부식성을 향상시키기 위해 내부 및 외부 표면 모두에 적용된 아크릴 분말 코팅 코팅을 가질 수 있습니다.
