Les éclairages industriels pour grande hauteur sont des systèmes d'éclairage robustes conçus et construits pour prospérer dans les environnements d'installation les plus exigeants. L'éclairage industriel est souvent difficile en raison de la présence d'humidité, de saleté, de poussière, d'environnements corrosifs, de températures extrêmes, d'électricité sale et de vibrations.
Ces conditions de fonctionnement peuvent être trouvées dans une variété d'installations industrielles et de fabrication, y compris les usines d'assemblage automobile, les aciéries et les fonderies, les installations de fabrication et de reprise de l'aérospatiale, les ateliers de machines-outils, les installations de fonderie et de soudage, les usines de pâtes et papiers, les usines de fabrication et de transformation de produits chimiques. , des installations de manutention du grain, des usines de transformation des aliments, des installations de fabrication de peinture et de caoutchouc, des ateliers de construction et de réparation de navires et des centrales électriques.
Les environnements difficiles imposent des exigences élevées en matière de robustesse et de fiabilité des luminaires.
Outre les facteurs mécaniques, électriques et environnementaux, d'autres facteurs entrent en jeu, tels que les installations à hauts plafonds, les grands espaces et les longues heures de fonctionnement, autant d'éléments qui obligent les propriétaires et les exploitants d'installations industrielles à réduire leurs coûts d'éclairage, ce qui diminuerait considérablement leurs bénéfices.
Alors que les coûts de l'énergie augmentent et que les réglementations énergétiques continuent de se resserrer, toutes les opportunités d'économies d'énergie sont exploitées pour contrôler étroitement les dépenses d'énergie dans les installations à faible consommation d'énergie. L'essentiel est que les objectifs d'efficacité énergétique ne doivent pas être atteints au détriment de la qualité et de la quantité d'éclairage.
L'éclairage peut avoir un impact sur la sécurité des travailleurs et le rendement au travail. Une installation insuffisamment éclairée est un environnement propice aux erreurs et aux accidents. Une productivité réduite et des blessures dues à un mauvais éclairage peuvent anéantir les bénéfices de l'entreprise ou les économies d'éclairage.
Dans le passé, l'utilisation de systèmes d'éclairage à décharge à haute intensité (HID), en particulier les luminaires aux halogénures métalliques, était extrêmement courante dans les applications de grande hauteur car elles offraient des avantages supplémentaires par rapport aux lampes à incandescence, telles qu'une capacité de puissance élevée et une meilleure efficacité lumineuse.
Cependant, la proposition de valeur de l'éclairage HID est limitée par ses longs temps de démarrage et de redémarrage, sa capacité de gradation restrictive, la défaillance catastrophique du boîtier (explosion de la lampe), la forte dépréciation du flux lumineux (LLD) et la durée de vie réduite en cas de commutation à haute fréquence ou de fonctionnement à haute puissance.
Dans les applications industrielles, la fiabilité et la durabilité du système d'éclairage sont décisives car les luminaires sont souvent installés à des hauteurs difficiles d'accès, ce qui rend la maintenance de l'éclairage difficile et coûteuse.
Un autre inconvénient de l'éclairage HID est sa faible efficacité d'application d'éclairage (LAE). L'émission omnidirectionnelle des ampoules HID entraîne des pertes optiques importantes au niveau du luminaire.
Ces sources ponctuelles proches de haute intensité entraînent également une concentration du flux lumineux directement sous le luminaire. En conséquence, les luminaires HID doivent être installés à des densités élevées pour obtenir une distribution uniforme de la lumière sur un large espace. Les luminaires industriels utilisant des tubes fluorescents à haut rendement peuvent fournir une distribution uniforme de la lumière et des capacités de commutation améliorées.
Cependant, comme pour les lampes HID, la durée de vie du luminaire est considérablement réduite lorsqu'il est allumé et éteint fréquemment. Il existe d'autres problèmes avec les lampes fluorescentes qui les rendent peu appréciées dans les applications industrielles lourdes. Ces problèmes incluent des performances de gradation médiocres, une faible efficacité ou une panne à des températures extrêmes, un scintillement (effet stroboscopique), etc.
Une excellente solution d'éclairage peut apporter une contribution significative au succès d'une installation industrielle. Les applications industrielles nécessitent l'utilisation d'un système d'éclairage robuste, efficace et sans problème. Les problèmes de sécurité, la faible fiabilité opérationnelle, le faible LAE, la mauvaise contrôlabilité et les coûts de maintenance élevés des systèmes d'éclairage traditionnels sont à l'origine de la tendance à l'utilisation de luminaires à LED.
Le saut dans l'efficacité de la source n'est que l'une des principales raisons du passage à l'éclairage LED. En utilisant efficacement l'éclairage et en fournissant de la lumière de manière efficace, l'éclairage LED offre un énorme potentiel d'économies d'énergie. En plus des économies d'énergie et de maintenance, les gestionnaires d'installations n'ont plus à se soucier des problèmes d'allumage potentiels qui peuvent survenir lorsque des particules chaudes provenant des tubes à arc en quartz ou en céramique et des matériaux d'électrode en tungstène des lampes aux halogénures métalliques tombent sous forme de débris thermiques.
Les systèmes projecteur LED UFO offrent un risque d'incendie beaucoup plus faible.
L'éclairage LED offre la sécurité, la durabilité et la fiabilité essentielles pour un fonctionnement sans problème dans des environnements industriels difficiles, ce qui réduit la maintenance et permet d'économiser sur les coûts d'exploitation à long terme.
Cette technologie transformatrice redéfinit la qualité des couleurs pour les applications industrielles et les limites de la conception des luminaires pour améliorer l'uniformité de l'éclairage pour un environnement de travail meilleur et plus sûr. Avec la programmabilité, l'intelligence et la mise en réseau intégrées, la technologie LED déverrouille une multitude de fonctionnalités à valeur ajoutée qui transforment l'éclairage d'une dépense nécessaire en un atout stratégique.
Projecteur LED UFO de qualité industrielle sont conçus pour être installés à une hauteur de plafond d'au moins 6.1 mètres (20 pieds). Cependant, ce n'est pas une règle absolue. Certaines lampes à grande hauteur sont également conçues pour être utilisées dans des zones à faible hauteur.
Les luminaires LED industriels sont très polyvalents en termes de facteur de forme, de rendement lumineux et de distribution optique, ce qui permet de personnaliser chaque solution d'éclairage en fonction de la fonction de l'espace et de la complexité de la tâche à accomplir.
Compte tenu des exigences d'espace des installations de production, des systèmes d'éclairage à haut rendement lumineux sont nécessaires. Les lampes LED grande hauteur sont disponibles dans des boîtiers allant de 15000 à 100000 lumens, avec des températures de couleur corrélées (CCT) nominales généralement supérieures à 4000 et des indices de rendu des couleurs (IRC) dans les années 80.
Malgré ces avantages, les lampes LED grande hauteur pour applications industrielles sont des systèmes complexes qui ne peuvent atteindre des performances supérieures à celles des systèmes d'éclairage traditionnels que si les LED et les sous-systèmes (thermiques, pilotes et optiques) sont correctement sélectionnés, conçus et conçus pour résoudre les principaux inconvénients de technologie conventionnelle et relever les défis inhérents à la technologie LED et à l'environnement d'exploitation.
La fiabilité de l'interconnexion (contact électrique) peut être un facteur majeur dans la durée de vie ultime des produits d'éclairage industriel.
Outre les contraintes thermiques et électriques élevées, les joints de soudure entre les boîtiers de LED et les cartes de circuits imprimés (PCB) sont souvent soumis à de fortes contraintes mécaniques causées par les vibrations continues des équipements industriels lourds et à d'importants coefficients de dilatation thermique (CTE) dus à des changements de température extrêmes.
Pour les applications LED haute puissance, les joints de soudure doivent avoir une excellente résistance au fluage pour minimiser la contrainte générée pendant le cycle thermique, fournir une forte liaison métallurgique entre l'alliage de soudure et le métal de base à souder, et créer un chemin efficace pour la chaleur à volume élevé et conduction électrique.
La formation d'interconnexions à haute fiabilité et à haute température de fonctionnement nécessite l'utilisation d'alliages de soudure résistants au fluage et aux vibrations et de boîtiers LED avec des pastilles d'anode et de cathode de taille appropriée.
Il est également important de contrôler étroitement le processus de brasage et de développer un profil de refusion optimisé.
Malgré l'énorme amélioration de l'efficacité de conversion de l'énergie électrique en énergie optique, les LED convertissent toujours une partie importante (plus de 80%) de leur alimentation en chaleur.
Sans dissipation thermique appropriée, le flux de chaleur peut s'accumuler à l'intérieur du boîtier semi-conducteur, ce qui fait que la LED fonctionne au-dessus de la température de jonction nominale maximale. La surchauffe de la LED accélère la dégradation du matériau du boîtier, réduit l'efficacité quantique interne de la LED en raison de l'augmentation des dislocations et de la croissance dans la région active de la diode, et crée un risque d'emballement thermique.
Les luminaires à LED sans gestion thermique appropriée peuvent se retrouver avec une courte durée de vie. La température de jonction d'une LED est déterminée par le courant d'attaque, le chemin thermique et la température ambiante. Des courants de fonctionnement élevés augmentent l'accumulation de chaleur à l'intérieur de la LED.
Pour cette raison, le courant d'entraînement doit être contrôlé pour s'assurer que la chaleur introduite dans la jonction ne submerge pas le chemin thermique. D'autre part, le chemin de chaleur de la jonction LED à l'environnement doit être établi pour fournir un taux de transfert de chaleur qui dépasse le taux auquel l'énergie thermique est introduite dans la jonction.
L'objectif de l'ingénierie thermique est de minimiser la résistance thermique des composants tout au long du chemin thermique afin que la chaleur résiduelle ne s'accumule pas dans la LED.
Le chemin de transfert de chaleur à haut volume implique l'utilisation de
- LED avec des conceptions de boîtier thermiquement optimisées qui permettent la création de joints de soudure haute performance;
- cartes de circuits imprimés à noyau métallique (MCPCB) et matériaux d'interface thermique (TIM) à faible résistance thermique;
- dissipateurs thermiques à conductivité thermique élevée, surface efficace maximisée et coefficients de transfert de chaleur par convection;
En général, les systèmes d'éclairage à LED haute puissance utilisent des dissipateurs thermiques passifs qui dissipent la chaleur par convection naturelle. Lorsque la chaleur ne peut pas être efficacement dissipée par convection naturelle, une gestion thermique active est utilisée.
La conception optique de Projecteur LED UFO traite principalement de la transmission efficace de la lumière de la source lumineuse à la zone cible et de la distribution uniforme de l'éclairage.
La nature miniature et compacte des LED offre la possibilité de personnaliser la surface émettrice de lumière (LES) pour n'importe quelle application et de fournir une distribution uniforme de la lumière qui ne peut pas être obtenue avec les luminaires HID.
Le contrôle de l'éblouissement est moins un problème dans les applications de grande hauteur que dans les applications de faible hauteur en raison de la hauteur de montage élevée.
Cela permet d'économiser de l'argent sur l'optique secondaire lorsque le luminaire est monté dans des applications d'éclairage de grande surface. La sortie lumineuse directionnelle des LED permet à ces produits de fournir un éclairage de zone avec de faibles pertes optiques. Des optiques secondaires telles que des lentilles et des réflecteurs peuvent être utilisées lorsqu'un contrôle étroit du faisceau et une extraction de lumière à haute efficacité sont nécessaires.
Les matrices de lentilles sont un choix courant d'optiques pour les applications de grande hauteur. Les matrices de lentilles consistent en des matrices de petites unités optiques qui peuvent diriger avec précision le flux lumineux de LED individuelles à travers des plans verticaux et horizontaux critiques.
Les optiques secondaires conçues pour les lampes à grande hauteur de qualité industrielle doivent avoir une stabilité thermique élevée, car les structures LED haute puissance ont tendance à produire une contrainte thermique élevée sur les matériaux luminophores et liants.
Les optiques TIR sont généralement moulées par injection à partir d'acrylique ou de polycarbonate. La température élevée du luminophore peut provoquer une dégradation rapide de la lentille acrylique.
Bien que les lentilles en polycarbonate soient plus performantes que les lentilles en acrylique en termes de résistance aux hautes températures, leur stabilité thermique est mise à l'épreuve par les températures ambiantes extrêmement élevées rencontrées dans de nombreux environnements industriels.
La performance d'un luminaire dans des environnements extrêmes, tels que les projections d'eau, l'humidité, la poussière et la corrosion atmosphérique, est souvent un marqueur de performance indispensable dans les applications industrielles.
Les lampes industrielles de qualité industrielle installées dans des environnements difficiles doivent être conçues pour résister à ces conditions défavorables.
Les luminaires à LED utilisés dans les endroits humides et les environnements poussiéreux sont scellés selon un indice de protection d'entrée (IP) élevé.