Industrielle Hallenleuchten sind Hochleistungsbeleuchtungssysteme, die für die anspruchsvollsten Installationsumgebungen entwickelt und gebaut wurden. Industriebeleuchtung ist oft eine Herausforderung aufgrund von Feuchtigkeit, Schmutz, Staub, korrosiven Umgebungen, extremen Temperaturen, schmutziger Elektrizität und Vibrationen.
Diese Betriebsbedingungen finden sich in einer Vielzahl von Industrie- und Produktionsanlagen, darunter Automobilmontagewerke, Stahlwerke und Gießereien, Fertigungs- und Nacharbeitsanlagen für die Luft- und Raumfahrt, Werkzeugmaschinenwerkstätten, Gießereien und Schweißanlagen, Zellstoff- und Papierfabriken, chemische Produktions- und Verarbeitungsanlagen , Getreideumschlagsanlagen, Lebensmittelverarbeitungsanlagen, Lack- und Gummiherstellungsanlagen, Schiffbau- und Reparaturwerkstätten und Kraftwerke.
Die rauen Umgebungen stellen hohe Anforderungen an die Robustheit und Zuverlässigkeit der Leuchten.
Neben mechanischen, elektrischen und umweltbedingten Faktoren spielen weitere Faktoren wie hohe Deckeninstallationen, weite offene Flächen und lange Betriebszeiten eine Rolle, die Eigentümer und Betreiber von Industrieanlagen dazu herausfordern, die Beleuchtungskosten zu senken, was den Gewinn erheblich schmälern würde.
Da die Energiekosten steigen und die Energievorschriften immer strenger werden, wird jede Möglichkeit zur Energieeinsparung genutzt, um die Energieausgaben in energiearmen Einrichtungen unter Kontrolle zu halten. Unter dem Strich sollten Energieeffizienzziele nicht auf Kosten der Qualität und Quantität der Beleuchtung erreicht werden.
Die Beleuchtung kann die Arbeitssicherheit und Arbeitsleistung beeinträchtigen. Eine unzureichend beleuchtete Anlage ist eine Umgebung für Fehler und Unfälle. Reduzierte Produktivität und Verletzungen aufgrund schlechter Beleuchtung können Geschäftsgewinne oder Einsparungen bei der Beleuchtung zunichte machen.
In der Vergangenheit war die Verwendung von Beleuchtungssystemen mit hoher Intensität (HID), insbesondere von Metallhalogenid-Leuchten, in High-Bay-Anwendungen weit verbreitet, da sie zusätzliche Vorteile gegenüber Glühlampen boten, wie z. B. eine hohe Wattleistung und eine bessere Lichtausbeute.
Das Wertversprechen der HID-Beleuchtung wird jedoch durch ihre langen Start- und Neustartzeiten, die eingeschränkte Dimmfähigkeit, den katastrophalen Gehäuseausfall (Lampenexplosion), den hohen Lumenverlust (LLD) und die verkürzte Lebensdauer bei Hochfrequenzschaltung oder Betrieb mit hoher Wattzahl begrenzt.
In industriellen Anwendungen ist die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit des Beleuchtungssystems entscheidend, da die Leuchten oft in schwer zugänglichen Höhen installiert sind, was die Wartung der Beleuchtung schwierig und kostspielig macht.
Ein weiterer Nachteil der HID-Beleuchtung ist ihre geringe Beleuchtungsanwendungseffizienz (LAE). Die omnidirektionale Emission von HID-Lampen führt zu erheblichen optischen Verlusten auf Leuchtenebene.
Diese hochintensiven Nahpunktquellen führen auch zu einer Konzentration des Lichtstroms direkt unter der Leuchte. Infolgedessen müssen HID-Leuchten mit hoher Dichte installiert werden, um eine gleichmäßige Lichtverteilung über einen weiten Raum zu erreichen. Industrieleuchten mit Hochleistungs-Leuchtstoffröhren können eine gleichmäßige Lichtverteilung und verbesserte Schaltfähigkeiten bieten.
Wie bei HID-Lampen wird die Lebensdauer der Leuchte jedoch stark reduziert, wenn sie häufig ein- und ausgeschaltet wird. Es gibt andere Probleme mit Leuchtstofflampen, die sie in industriellen Hochleistungsanwendungen unbeachtet lassen. Zu diesen Problemen gehören schlechte Dimmleistung, geringe Effizienz oder Ausfall bei extremen Temperaturen, Flackern (Stroboskopeffekt) usw.
Eine exzellente Beleuchtungslösung kann maßgeblich zum Erfolg einer Industrieanlage beitragen. Industrielle Anwendungen erfordern den Einsatz robuster, effizienter und störungsfreier Beleuchtungssysteme. Sicherheitsbedenken, schlechte Betriebssicherheit, niedrige LAE, schlechte Regelbarkeit und die hohen Wartungskosten herkömmlicher Beleuchtungssysteme treiben den Trend zum Einsatz von LED-Leuchten voran.
Der Sprung in der Quelleneffizienz ist nur einer der Hauptgründe für die Umstellung auf LED-Beleuchtung. Durch die effiziente Nutzung der Beleuchtung und die effektive Bereitstellung von Licht bietet LED-Beleuchtung ein enormes Potenzial für Energieeinsparungen. Zusätzlich zu Energie- und Wartungseinsparungen müssen sich Facility Manager nicht mehr um potenzielle Zündprobleme kümmern, die auftreten können, wenn heiße Partikel aus Quarz- oder Keramik-Bogenröhren und Wolfram-Elektrodenmaterialien von Metallhalogenidlampen als thermische Trümmer herunterfallen.
UFO LED-Hallenbeleuchtungssysteme bieten ein viel geringeres Brandrisiko.
LED-Beleuchtung bietet die Sicherheit, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit, die für einen störungsfreien Betrieb in rauen Industrieumgebungen entscheidend sind, was den Wartungsaufwand reduziert und hilft, langfristige Betriebskosten zu sparen.
Diese transformative Technologie definiert die Farbqualität für industrielle Anwendungen und die Grenzen des Leuchtendesigns neu, um die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung für eine bessere und sicherere Arbeitsumgebung zu verbessern. Mit eingebetteter Programmierbarkeit, Intelligenz und Vernetzung erschließt die LED-Technologie eine Vielzahl von Mehrwertfunktionen, die die Beleuchtung von einer notwendigen Ausgabe in einen strategischen Vorteil verwandeln.
Industriequalität UFO LED hallenstrahler sind für die Installation bei einer Deckenhöhe von nicht weniger als 6.1 Metern (20 Fuß) ausgelegt. Dies ist jedoch keine feste Regel. Einige High-Bay-Leuchten sind auch für den Einsatz in Low-Bay-Bereichen konzipiert.
Industrielle LED-Leuchten sind in Bezug auf Formfaktor, Lichtleistung und optische Verteilung sehr vielseitig, wodurch jede Beleuchtungslösung an die Funktion des Raums und die Komplexität der auszuführenden Aufgabe angepasst werden kann.
Aufgrund des Platzbedarfs von Produktionsstätten sind Beleuchtungssysteme mit hoher Lichtausbeute erforderlich. High Bay LED-Lampen sind in Paketen von 15000 bis 100000 Lumen erhältlich, mit nominellen korrelierten Farbtemperaturen (CCT) von typischerweise mehr als 4000 und Farbwiedergabeindex (CRI) in den 80er Jahren.
Trotz dieser Vorteile sind High-Bay-LED-Lampen für industrielle Anwendungen komplexe Systeme, die nur dann eine höhere Leistung als herkömmliche Beleuchtungssysteme erreichen können, wenn die LEDs und Subsysteme (thermisch, Treiber und optisch) richtig ausgewählt, entworfen und konstruiert werden, um die größten Nachteile von zu beheben herkömmlicher Technologie und gehen die Herausforderungen an, die der LED-Technologie und der Betriebsumgebung innewohnen.
Die Zuverlässigkeit der Verbindungen (elektrischer Kontakt) kann ein wichtiger Faktor für die endgültige Lebensdauer von Industriebeleuchtungsprodukten sein.
Zusätzlich zu hohen thermischen und elektrischen Belastungen sind Lötverbindungen zwischen LED-Gehäusen und Leiterplatten (PCBs) häufig hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, die durch kontinuierliche Vibrationen schwerer Industrieanlagen und große Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) aufgrund extremer Temperaturänderungen verursacht werden.
Für Hochleistungs-LED-Anwendungen müssen Lötverbindungen eine hervorragende Kriechfestigkeit aufweisen, um die während der Temperaturwechselbeanspruchung erzeugten Spannungen zu minimieren, eine starke metallurgische Verbindung zwischen der Lötlegierung und dem zu lötenden Grundmetall bereitzustellen und einen effizienten Weg für große Wärmemengen zu schaffen und elektrische Leitung.
Die Bildung von Verbindungen mit höherer Zuverlässigkeit und hoher Betriebstemperatur erfordert die Verwendung von kriech- und vibrationsbeständigen Lötlegierungen und LED-Gehäusen mit Anoden- und Kathodenpads geeigneter Größe.
Es ist auch wichtig, den Lötprozess genau zu kontrollieren und ein optimiertes Reflow-Profil zu entwickeln.
Trotz der enormen Verbesserung der Energieumwandlungseffizienz von elektrischer Leistung in optische Leistung wandeln LEDs immer noch einen erheblichen Teil (über 80%) ihrer Leistungsaufnahme in Wärme um.
Ohne ordnungsgemäße Wärmeableitung kann sich im Inneren des Halbleitergehäuses ein Wärmefluss aufbauen, der dazu führt, dass die LED über der maximal zulässigen Sperrschichttemperatur betrieben wird. Eine Überhitzung der LED beschleunigt die Verschlechterung des Gehäusematerials, reduziert die interne Quanteneffizienz der LED aufgrund von erhöhten Versetzungen und Wachstum im aktiven Bereich der Diode und erzeugt das Risiko eines thermischen Durchgehens.
LED-Leuchten ohne ordnungsgemäßes Wärmemanagement können am Ende eine kurze Lebensdauer haben. Die Sperrschichttemperatur einer LED wird durch den Ansteuerstrom, den thermischen Weg und die Umgebungstemperatur bestimmt. Hohe Betriebsströme erhöhen die Wärmeentwicklung innerhalb der LED.
Aus diesem Grund muss der Treiberstrom gesteuert werden, um sicherzustellen, dass die in die Verbindungsstelle eingeführte Wärme den Wärmepfad nicht überwältigt. Andererseits muss der Wärmepfad von der LED-Verbindung zur Umgebung eingerichtet werden, um eine Wärmeübertragungsrate bereitzustellen, die die Rate übersteigt, mit der Wärmeenergie in die Verbindung eingeführt wird.
Ziel der Wärmetechnik ist es, den Wärmewiderstand der Bauteile entlang des gesamten Wärmepfades zu minimieren, damit sich keine Abwärme in der LED staut.
Der großvolumige Wärmeübertragungspfad beinhaltet die Verwendung von
- LEDs mit thermisch optimierten Gehäusedesigns, die die Erstellung von Hochleistungs-Lötverbindungen ermöglichen;
- Metallkern-Leiterplatten (MCPCBs) und thermische Schnittstellenmaterialien (TIMs) mit niedrigem Wärmewiderstand;
- Kühlkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit, maximierter effektiver Oberfläche und konvektiven Wärmeübertragungskoeffizienten;
Im Allgemeinen verwenden Hochleistungs-LED-Beleuchtungssysteme passive Kühlkörper, die Wärme durch natürliche Konvektion abführen. Wenn Wärme nicht effektiv durch natürliche Konvektion abgeführt werden kann, kommt aktives Thermomanagement zum Einsatz.
Das optische Design von UFO LED hallenstrahler befasst sich hauptsächlich mit der effektiven Lichtübertragung von der Lichtquelle zum Zielbereich und der gleichmäßigen Verteilung der Beleuchtung.
Die Miniatur- und Kompaktheit von LEDs bietet die Möglichkeit, die lichtemittierende Oberfläche (LES) an jede Anwendung anzupassen und eine gleichmäßige Lichtverteilung bereitzustellen, die mit HID-Leuchten nicht erreicht werden kann.
Aufgrund der hohen Montagehöhe ist die Entblendung bei High-Bay-Anwendungen weniger problematisch als bei Low-Bay-Anwendungen.
Dies spart Geld für Sekundäroptiken, wenn die Leuchte in großflächigen Beleuchtungsanwendungen montiert wird. Die gerichtete Lichtabgabe von LEDs ermöglicht diesen Produkten eine Flächenbeleuchtung mit geringen optischen Verlusten. Sekundäroptiken wie Linsen und Reflektoren können verwendet werden, wenn eine enge Strahlsteuerung und eine hocheffiziente Lichtextraktion erforderlich sind.
Linsenarrays sind eine übliche Wahl von Optiken für Hochregalanwendungen. Linsenarrays bestehen aus Arrays kleiner optischer Einheiten, die den Lichtstrom einzelner LEDs präzise durch kritische vertikale und horizontale Ebenen lenken können.
Sekundäroptiken, die für Hallenlampen in Industriequalität ausgelegt sind, sollten eine hohe thermische Stabilität aufweisen, da Hochleistungs-LED-Strukturen dazu neigen, eine hohe thermische Belastung auf Leuchtstoff- und Bindematerialien zu erzeugen.
TIR-Optiken werden typischerweise aus Acryl oder Polycarbonat spritzgegossen. Die hohe Temperatur des Leuchtstoffs kann eine schnelle Verschlechterung der Acryllinse verursachen.
Während Polycarbonatlinsen in Bezug auf die Hochtemperaturbeständigkeit besser abschneiden als Acryllinsen, wird ihre thermische Stabilität durch die extrem hohen Umgebungstemperaturen in vielen Industrieumgebungen in Frage gestellt.
Die Leistung einer Leuchte in extremen Umgebungen wie Spritzwasser, Feuchtigkeit, Staub und atmosphärischer Korrosion ist oft ein unverzichtbarer Leistungsindikator in industriellen Anwendungen.
Industrielle Industrielampen, die in rauen Umgebungen installiert werden, sollten so konstruiert sein, dass sie diesen widrigen Bedingungen standhalten.
LED-Leuchten, die in feuchten und staubigen Umgebungen verwendet werden, sind mit einer hohen Eingangsschutzklasse (IP) versiegelt.