Las luces industriales de gran altura son sistemas de iluminación para trabajos pesados que están diseñados y construidos para prosperar en los entornos de instalación más exigentes. La iluminación industrial suele ser un desafío debido a la presencia de humedad, suciedad, polvo, entornos corrosivos, temperaturas extremas, electricidad sucia y vibraciones.
Estas condiciones de operación se pueden encontrar en una variedad de instalaciones industriales y de fabricación, incluidas plantas de ensamblaje de automóviles, acerías y fundiciones, instalaciones de fabricación y reelaboración aeroespacial, talleres de máquinas herramienta, instalaciones de fundición y soldadura, fábricas de pulpa y papel, plantas de procesamiento y fabricación de productos químicos. , instalaciones de manejo de granos, plantas de procesamiento de alimentos, instalaciones de fabricación de pintura y caucho, talleres de construcción y reparación de barcos y plantas de energía.
Los entornos hostiles imponen grandes exigencias a la robustez y fiabilidad de las luminarias.
Además de los factores mecánicos, eléctricos y ambientales, entran en juego otros como las instalaciones con techos altos, los espacios muy abiertos y las largas horas de funcionamiento, todo lo cual supone un reto para los propietarios y operadores de instalaciones industriales a la hora de recortar los costes de iluminación, lo que reduciría significativamente los beneficios.
A medida que aumentan los costos de la energía y las regulaciones energéticas continúan siendo más estrictas, se aprovechan todas las oportunidades de ahorro de energía para mantener un estricto control sobre los gastos de energía en las instalaciones con poca energía. La conclusión es que los objetivos de eficiencia energética no deben lograrse a expensas de la calidad y la cantidad de iluminación.
La iluminación puede afectar la seguridad de los trabajadores y el desempeño laboral. Una instalación mal iluminada es un ambiente propicio para errores y accidentes. La reducción de la productividad y las lesiones debido a la mala iluminación pueden acabar con las ganancias comerciales o los ahorros en iluminación.
En el pasado, el uso de sistemas de iluminación de descarga de alta intensidad (HID), en particular las luminarias de haluro metálico, era extremadamente común en aplicaciones de gran altura porque ofrecían ventajas adicionales sobre las lámparas incandescentes, como una capacidad de alto vataje y una mejor eficacia luminosa.
Sin embargo, la propuesta de valor de la iluminación HID se ve limitada por sus largos tiempos de arranque y reinicio, su capacidad de regulación restrictiva, el fallo catastrófico de la carcasa (explosión de la lámpara), la elevada depreciación del lumen (LLD) y la vida útil reducida en condiciones de conmutación de alta frecuencia o funcionamiento con vataje elevado.
En las aplicaciones industriales, la fiabilidad y la durabilidad del sistema de iluminación son decisivas porque las luminarias suelen instalarse a alturas de difícil acceso, lo que hace que el mantenimiento de la iluminación sea un reto y un coste elevado.
Otro inconveniente de la iluminación HID es su baja eficiencia de aplicación de iluminación (LAE). La emisión omnidireccional de las bombillas HID da como resultado pérdidas ópticas significativas a nivel de luminaria.
Estas fuentes puntuales cercanas de alta intensidad también dan como resultado una concentración de flujo luminoso directamente debajo de la luminaria. Como resultado, las luminarias HID deben instalarse a altas densidades para lograr una distribución uniforme de la luz en un espacio amplio. Las luminarias industriales que utilizan tubos fluorescentes de alto rendimiento pueden proporcionar una distribución uniforme de la luz y capacidades de conmutación mejoradas.
Sin embargo, al igual que con las lámparas HID, la vida útil de la luminaria se reduce considerablemente cuando se enciende y apaga con frecuencia. Existen otros problemas con las lámparas fluorescentes que hacen que no sean apreciadas en aplicaciones industriales de servicio pesado. Estos problemas incluyen un bajo rendimiento de atenuación, baja eficiencia o fallas a temperaturas extremas, parpadeo (efecto estroboscópico), etc.
Una excelente solución de iluminación puede contribuir significativamente al éxito de una instalación industrial. Las aplicaciones industriales requieren el uso de un sistema de iluminación robusto, eficiente y sin problemas. Los problemas de seguridad, la poca confiabilidad operativa, el LAE bajo, la capacidad de control deficiente y los altos costos de mantenimiento de los sistemas de iluminación tradicionales están impulsando la tendencia hacia el uso de luminarias LED.
El salto en la eficiencia de la fuente es solo una de las principales razones para cambiar a la iluminación LED. Al usar la iluminación de manera eficiente y entregar la luz de manera efectiva, la iluminación LED tiene un tremendo potencial para el ahorro de energía. Además de los ahorros de energía y mantenimiento, los administradores de las instalaciones ya no necesitan preocuparse por los posibles problemas de ignición que pueden ocurrir cuando las partículas calientes de los tubos de arco de cuarzo o cerámica y los materiales de los electrodos de tungsteno de las lámparas de halogenuros metálicos caen como desechos térmicos.
Los sistemas campana LED UFO ofrecen un riesgo de incendio mucho menor.
La iluminación LED ofrece seguridad, durabilidad y confiabilidad fundamentales para un funcionamiento sin problemas en entornos industriales hostiles, lo que reduce el mantenimiento y ayuda a ahorrar en costos operativos a largo plazo.
Esta tecnología transformadora redefine la calidad del color para aplicaciones industriales y los límites del diseño de luminarias para mejorar la uniformidad de la iluminación para un entorno de trabajo mejor y más seguro. Con programabilidad integrada, inteligencia y conexión en red, la tecnología LED desbloquea una gran cantidad de características de valor agregado que transforman la iluminación de un gasto necesario a un activo estratégico.
Grado industrial Campana LED UFO están diseñados para instalarse a una altura de techo de no menos de 6.1 metros (20 pies). Sin embargo, esta no es una regla dura y rápida. Algunas luces de bahía alta también están diseñadas para usarse en áreas de bahía baja.
Las luminarias LED industriales son muy versátiles en términos de factor de forma, salida de luz y distribución óptica, lo que permite personalizar cada solución de iluminación según la función del espacio y la complejidad de la tarea que se realiza.
Dados los requisitos de espacio de las instalaciones de producción, se requieren sistemas de iluminación con un alto flujo luminoso. Las lámparas LED de bahía alta están disponibles en paquetes que van desde 15000 a 100000 lúmenes, con temperaturas de color nominales correlacionadas (CCT) generalmente superiores a 4000 e índices de reproducción cromática (CRI) en los años 80.
A pesar de estas ventajas, las lámparas LED de gran altura para aplicaciones industriales son sistemas complejos que solo pueden lograr un mayor rendimiento que los sistemas de iluminación tradicionales si los LED y los subsistemas (térmico, conductor y óptico) se seleccionan, diseñan y fabrican correctamente para abordar los principales inconvenientes de tecnología convencional y abordar los desafíos inherentes a la tecnología LED y el entorno operativo.
La confiabilidad de la interconexión (contacto eléctrico) puede ser un factor importante en la vida útil final de los productos de iluminación industrial.
Además de las altas tensiones térmicas y eléctricas, las juntas de soldadura entre los paquetes de LED y las placas de circuitos impresos (PCB) suelen estar sometidas a altas tensiones mecánicas causadas por la vibración continua de equipos industriales pesados y a grandes coeficientes de expansión térmica (CTE) debidos a cambios extremos de temperatura.
Para las aplicaciones LED de alta potencia, las juntas de soldadura deben tener una excelente resistencia a la fluencia para minimizar la tensión generada durante los ciclos térmicos, proporcionar una fuerte unión metalúrgica entre la aleación de soldadura y el metal base que se va a soldar, y crear una ruta eficiente para la conducción de calor y electricidad de gran volumen.
La formación de interconexiones de mayor confiabilidad y alta temperatura de funcionamiento requiere el uso de aleaciones de soldadura resistentes a la fluencia y la vibración y paquetes de LED con almohadillas de ánodo y cátodo de tamaño adecuado.
También es importante controlar estrictamente el proceso de soldadura y desarrollar un perfil de reflujo optimizado.
A pesar de la enorme mejora en la eficiencia de conversión de energía eléctrica a energía óptica, los LED aún convierten una parte significativa (más del 80%) de su entrada de energía en calor.
Sin una disipación de calor adecuada, el flujo de calor puede acumularse dentro del paquete de semiconductores, lo que hace que el LED funcione por encima de la temperatura de unión nominal máxima. El sobrecalentamiento del LED acelera la degradación del material del paquete, reduce la eficiencia cuántica interna del LED debido al aumento de las dislocaciones y el crecimiento en la región activa del diodo y crea el riesgo de fuga térmica.
Las luminarias LED sin una gestión térmica adecuada pueden tener una vida útil corta. La temperatura de unión de un LED está determinada por la corriente de excitación, la ruta térmica y la temperatura ambiente. Las altas corrientes de funcionamiento aumentan la acumulación de calor dentro del LED.
Debido a esto, la corriente de la unidad debe controlarse para garantizar que el calor introducido en la unión no abrume la ruta térmica. Por otro lado, se debe establecer la ruta de calor desde la unión del LED al entorno para proporcionar una tasa de transferencia de calor que supere la velocidad a la que se introduce la energía térmica en la unión.
El objetivo de la ingeniería térmica es minimizar la resistencia térmica de los componentes a lo largo de todo el recorrido térmico para que el calor residual no se acumule en el LED.
La ruta de transferencia de calor de alto volumen implica el uso de
- LED con diseños de paquetes térmicamente optimizados que permiten la creación de juntas de soldadura de alto rendimiento;
- placas de circuito impreso con núcleo metálico (MCPCBs) y materiales de interfaz térmica (TIMs) con baja resistencia térmica;
- disipadores de calor con alta conductividad térmica, área de superficie efectiva maximizada y coeficientes de transferencia de calor por convección;
En general, los sistemas de iluminación LED de alta potencia utilizan disipadores de calor pasivos que disipan el calor por convección natural. Cuando el calor no se puede disipar de manera efectiva por convección natural, se utiliza la gestión térmica activa.
El diseño óptico de Campana LED UFO se ocupa principalmente de la transmisión de luz efectiva desde la fuente de luz al área objetivo y la distribución uniforme de la iluminación.
La naturaleza en miniatura y compacta de los LED brinda la oportunidad de personalizar la superficie emisora de luz (LES) para cualquier aplicación y proporcionar una distribución de luz uniforme que no se puede lograr con las luminarias HID.
El control del deslumbramiento es un problema menor en aplicaciones de bahía alta que en aplicaciones de bahía baja debido a la gran altura de montaje.
Esto ahorra dinero en óptica secundaria cuando la luminaria se monta en aplicaciones de iluminación de áreas grandes. La salida de luz direccional de los LED permite que estos productos brinden iluminación de área con bajas pérdidas ópticas. La óptica secundaria, como lentes y reflectores, se puede utilizar cuando se requiere un control estricto del haz y una extracción de luz de alta eficiencia.
Los arreglos de lentes son una opción común de óptica para aplicaciones de gran altura. Los conjuntos de lentes consisten en conjuntos de pequeñas unidades ópticas que pueden dirigir con precisión el flujo luminoso de los LED individuales a través de planos verticales y horizontales críticos.
La óptica secundaria diseñada para lámparas de bahía alta de grado industrial debe tener una alta estabilidad térmica porque las estructuras de LED de alta potencia tienden a producir un alto estrés térmico en el fósforo y los materiales aglutinantes.
Las ópticas TIR suelen moldearse por inyección a partir de acrílico o policarbonato. La alta temperatura del fósforo puede provocar una rápida degradación de la lente acrílica.
Si bien las lentes de policarbonato funcionan mejor que las lentes acrílicas en términos de resistencia a altas temperaturas, su estabilidad térmica se ve desafiada por las temperaturas ambientales extremadamente altas que se encuentran en muchos entornos industriales.
El rendimiento de una luminaria en entornos extremos, como rociado de agua, humedad, polvo y corrosión atmosférica, suele ser un marcador de rendimiento indispensable en las aplicaciones industriales.
Las lámparas industriales de grado industrial instaladas en entornos hostiles deben construirse para resistir estas condiciones adversas.
Las luminarias LED utilizadas en lugares húmedos y entornos polvorientos están selladas con una clasificación de protección de entrada (IP) alta.