Индустриални LED прожектори

Високомощните прожектори обикновено представляват устойчиви на атмосферните влияния осветителни системи, предназначени за осветление на сцени или обекти с яркост, значително по-висока от околната. Осветителното тяло с висока яркост предлага интензивно светлинно излъчване със структура на лъча, която може лесно да се променя, за да се освети избрана зона или обект с цел осигуряване на безопасност и визуален комфорт. Прожекторите могат да бъдат класифицирани в две широки категории – за зоново или насочено осветление, в зависимост от контролираното разпределение и интензитет на лъча, оформящи светлинния поток. Прожекторите за зоново осветление се използват в приложения, които изискват разпределение на светлинния интензитет на големи открити площи като паркинги, открити стадиони, закрити игрища и складове.

Прожекторите за насочено осветление се използват за визуално акцентиране върху определени архитектурни или структурни характеристики при осветяване на вътрешни стени или фасади.

Поради недостатъците, които имат газоразрядните (HID) прожектори с високо налягане, в индустрията възниква необходимост от по-добри осветителни решения за приложения с висока мощност. По-високата енергийна ефективност, по-дългият експлоатационен срок и останалите предимства на светодиодите са предпочитани в много индустриални и други осветителни приложения, за които досега са ползвани HID лампи.

Внедряването на системи за управление при високомощното LED осветление предоставя редица ползи, като допълнителна икономия на енергия, намаляване на светлинното замърсяване, удължаване на живота на осветителното тяло и спазване на стандартите за енергийна ефективност. Обикновено LED драйверите са оборудвани със схема за димиране тип 1-10 V, DALI или ШИМ интерфейс, които позволят регулиране на нивото на осветеност. LED прожекторите могат също да бъдат контролирани чрез сензори за движение и да се конфигурират за работа с ниска/висока мощност или да се включват/изключват при засичане на движение. Инсталирането на фотоклетка пък може да осигури осветление само в тъмната част на денонощието.

Икономически ползи

Икономиката има важна роля в индустриалните и търговски осветителни приложения. Консумацията на енергия, съхранението на ресурси, поддръжката и дългосрочната стабилност са важни фактори, които трябва да се вземат предвид при всяка осветителна инсталация. Системите за осветление с висока мощност консумират значително количество електрическа енергия при осветяването на обширни зони с голям интензитет. Докато HID прожекторите могат да предложат светлинна ефективност, сравнима с LED аналозите, натриевите лампи с високо налягане имат ефективност от 75 до 130 lm/W, натриевите лампи с ниско налягане – от 130 до 185 lm/W, а металхалогенните (MH) – от 70 до 115 lm/W. Съвременните бели светодиоди предлагат светлинна ефективност средно от 120 до 150 lm/W.

Освен това светлинната ефективност на светодиодите с висока мощност може да се увеличи практически до 200 lm/W чрез допълнително усъвършенстване на материалите и конструкцията.

Индустриалните LED прожектори използват електронни компоненти, които са по-ефективни и издръжливи, и могат да достигнат 50 000 работни часа, преди светлинната мощност да спадне до 70% от първоначалните нива. MH лампите (и повечето HID лампи) имат значително по-висока степен на амортизация. Те осигуряват първоначална номинална мощност (светлинна ефективност), но лумените започват да намаляват бързо още през първите 100-200 часа на работа (достигайки 20% амортизация). По време на експлоатационния период (около 3000 часа) типичният MH прожектор с мощност от 1500 W може да загуби до около 50% от първоначалната си светлинна ефективност.

Икономическите ползи от LED осветлението са очевидни с оглед на неговата повишена ефективност, удължен експлоатационен живот, незначителни инвестиции за поддръжка и драстично намаляващите цени на лампите.

Конструктивни и температурни характеристики

Високомощните LED прожектори обикновено се състоят от корпус и електрическо отделение (драйвер), изработени най-често от лята алуминиева сплав с ниско съдържание на мед. Високоустойчивият алуминиев корпус е проектиран да побере всички електрически и оптични компоненти. Интегрираната печатна платка осигурява температурната връзка между охлаждащия радиатор и LED компонентите, електрическата изолация и преноса на електроенергия в светодиодите.

Монтажна рамка придържа обикновена или призматична леща, изработена от закалено стъкло или удароустойчив поликарбонат. След това рамката е механично запечатана със силиконово уплътнение за работа в условия на различни атмосферни влияния.

Едно от предизвикателствата, свързани с проектирането на индустриални LED прожектори, е, че светодиодите излъчват голямо количество топлина. По тази причина може да се наложи генерираната топлина да се отстрани с цел да се поддържа вътрешната температура на осветителното тяло под максималните нива, така че електрическите и електронните компоненти в него да запазят върховите си характеристики.

Регулирането на температурата става все по-важно при LED осветлението с висока мощност. Зад LED модула на индустриалните прожектори е разположен топлоотвеждащ радиатор от лят алуминий, контролиращ натрупването и разсейването на топлината. Аеродинамичните вентилационни отвори, образувани от оребряванията на радиатора, осигуряват ефективен въздушен поток и ускоряват естествената конвекция. Горещият въздух плавно се превръща във високоскоростен ламинарен поток, пренасяйки бързо отделената топлоенергия към околната среда.

При други стратегии за регулиране на температурата се използват топлинни тръби, които съчетават принципите на топлопроводимостта и механизма на топлопренос чрез фазов преход. Пълното физическо разделяне между електрическото отделение и светодиодния модул поддържа доброто охлаждане на драйвера и другите управляващи вериги, което ефективно увеличава експлоатационния живот на драйвера при висока работна температура. Корпусът е предварително обработен и прахово боядисан, за да устои на екстремни атмосферни условия без напукване или лющене. Конструкцията на прожекторите включва и все повече по-естетически елементи, като гладки извивки и контурирани ръбове, които се съчетават ненатрапчиво с околната среда.

Оптични елементи

Оптичните компоненти са предизвикателство за всеки проектант на осветителни тела, защото крайното изделие трябва да отговаря не само на изискванията на клиента, но и на техническите характеристики на различни оптични решения. В LED модула са интегрирани първични оптични елементи, а вторичната оптика е част от осветителното тяло на прожектора и е проектирана така, че да оформя светлинния поток или лъча, увеличавайки максимално ефективността и разстоянието, до което достига светлината. Вторичната оптика предоставя уникални възможности за съчетание на оптични елементи с цел модифициране на излъчвания от LED прожектора светлинен сноп, така че той да отговаря ефективно на необходимите фотометрични спецификации.

Сред вторичните LED оптични елементи са: рефлектори, лещи, лещи с пълно вътрешно отражение (TIR) и дифузори. Лещите притежават отлична способност за събиране на светлина и контролирано разпределение на светлинните лъчи под малък ъгъл, докато рефлекторът има предимството да пренасочва светлинния поток под голям ъгъл. TIR лещите представляват комбинация от лещи и рефлектор, използващи принципа на пълно вътрешно отражение при събиране и обработка на светлината. За приложения с високо напрежение се препоръчват PMMA (акрилни) или PC (поликарбонатни) лещи поради тяхната висока механична якост, отлични оптични свойства, добра термична стабилност, висока топлопроводимост и влагоустойчивост. При прожекторите с висока мощност лещите и TIR лещите често се използват за създаване на по-добра равномерност и по-висока оптична ефективност (поне 90% за повечето приложения). Използването на рефлектор е полезно в специфични приложения, напр. спортно осветление, за да се постигне концентриран модел на светлоизлъчване и да бъдат сведени до минимум разпръскването на светлина и отблясъците.

Оптичните елементи за прожектори предлагат различни характеристики за разпределение на светлинния поток (асиметрични, симетрични и антисиметрични) с различни разпръсквания на лъчите, които да отговарят на изискванията на конкретните приложения за общо, зоново, пътно и друго осветление.