Éclairage de grande hauteur dans les installations commerciales

Les grandes surfaces, les établissements de vente au détail, les concessionnaires automobiles, les entrepôts commerciaux, les centres de conférence, les espaces d'exposition, les centres de loisirs, les arènes sportives et les gymnases ne sont que quelques exemples du type d'endroits où un éclairage grande hauteur de qualité commerciale est destiné à être utilisé. Ces environnements sont généralement exempts de problèmes d'éclairage tels qu'une humidité excessive, des atmosphères corrosives, des produits chimiques caustiques, de la poussière, des vibrations des machines lourdes, des températures ambiantes extrêmes et de l'électricité sale, contrairement aux bâtiments industriels, qui sont tristement difficiles à éclairer.

L'éclairage à semi-conducteurs basé sur la technologie LED remplace rapidement l'éclairage fluorescent et HID dans le secteur de l'éclairage pour grandes hauteurs. La conception des produits fluctue en raison de la composition complexe des systèmes d’éclairage LED. Les lampes LED pour grande hauteur à usage commercial constituent une catégorie de produits unique conçue en tenant compte de certaines applications.

Grande baie commercialequalité Une solution architecturale pour les espaces commerciaux avec de hauts plafonds ouverts est l'éclairage LED. Ils sont conçus pour souligner le caractère voulu de la structure et sont plus que de simples appareils d'éclairage techniques. Contrairement aux grandes baies industrielles classiques-, les bâtiments commerciaux tels que les grands magasins et les centres de loisirs nécessitent une solution d'éclairage à la fois très économe en énergie et dotée d'un design plus sophistiqué. En raison de la petite taille des LED et de leur endurance à l'état solide, les concepteurs de luminaires peuvent désormais construire des luminaires qui combinent de manière spectaculaire forme et fonction, dépassant les limites des facteurs de forme existants. En plus d’augmenter considérablement l’efficacité des sources, ces produits permettent des économies d’énergie.

L'éclairage directionnel n'est pas possible avec les ampoules aux halogénures métalliques et fluorescentes conventionnelles. Il pourrait être difficile d'extraire et de rediriger efficacement le flux lumineux de ces lampes omni-directionnelles vers une distribution plus bénéfique et cohérente. Avec une optique secondaire soigneusement conçue, il est possible d'atteindre une efficacité de diffusion optique très élevée grâce au flux lumineux directionnel des LED et à la taille réduite du boîtier.

Les LED étant des semi-conducteurs, elles peuvent être intégrées dans divers systèmes de contrôle d'éclairage, ce qui permet d'adapter l'éclairage à une application ou un environnement donné. Les luminaires LED pour grande hauteur peuvent atteindre une efficacité d'application d'éclairage (LAE) élevée, ce qui équivaut à d'importantes économies d'énergie supplémentaires, en fournissant la quantité de lumière appropriée en cas de besoin.

De nombreuses conceptions de luminaires et variations de performances résultent de la large gamme de hauteurs de montage, de distributions de lumière, d'objectifs de coûts, de flux lumineux, de caractéristiques de couleur et de paramètres avec lesquels les luminaires pour grande hauteur doivent fonctionner et intégrer. Les luminaires LED pour grande hauteur-de qualité commerciale peuvent être arrondis ou linéaires, et ils peuvent être configurés sous forme de systèmes modulaires ou intégrés. L'utilisation et les tâches dans la zone, ainsi que les caractéristiques physiques de l'intérieur d'un bâtiment, déterminent la forme et la disposition de ces systèmes.

L'efficacité et la fiabilité du système d'éclairage déterminent la valeur finale de l'éclairage LED pour grande hauteur. La source lumineuse, les composants de commande et de commande, le système optique et le dissipateur thermique sont quelques-uns des nombreux composants du système d'éclairage qui influencent davantage ces facteurs. Tout processus de conception de luminaire implique toujours des compromis-entre coût et performances. Les environnements de travail modérés des installations commerciales sont plus tolérants à l'utilisation de lampes LED pour grande hauteur moins coûteuses avec une petite fenêtre de fonctionnement, malgré le fait qu'il est extrêmement difficile d'atteindre simultanément les objectifs de performances et de coûts.

Les mesures des packages LED sont utilisées dans de nombreuses variations de performances disponibles aujourd'hui dans les systèmes d'éclairage pour grandes hauteurs. La conception des boîtiers LED et leur intégration dans le système d'éclairage déterminent leur efficacité lumineuse, leurs performances de maintien du flux lumineux, leurs températures de couleur, la précision du rendu des couleurs et leur durée de vie. Les LED SMD réfléchissantes construites sur la plate-forme de boîtier PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) sont idéales pourlumières LED pour haute baiede la variété commerciale. Comparés à d'autres types de boîtiers LED, tels que les boîtiers haute puissance à substrat céramique, les boîtiers à puce -on-board (COB) et les boîtiers à l'échelle de la puce (CSP), les boîtiers LED PLCC atteignent une efficacité de source nettement supérieure en raison de l'efficacité d'extraction de lumière élevée obtenue avec les boîtiers et les grilles de connexion hautement réfléchissants. Les luminaires pour grande hauteur qui utilisent des boîtiers LED CMS réfléchissants pour produire de la lumière blanche peuvent avoir une efficacité de luminaire supérieure à 180 lm/W lorsqu'ils sont combinés avec des pilotes et des optiques à haut rendement. La période de récupération pourrait être considérablement raccourcie grâce à l'efficacité élevée. Les utilisateurs finaux pourraient théoriquement atteindre le seuil de rentabilité de leur investissement en deux ans avec ce niveau d'efficacité.

La qualité et l’efficacité des couleurs sont fondamentalement compromises. Le spectre lumineux des LED à haute efficacité manque dans des longueurs d'onde importantes nécessaires pour produire des couleurs vives et est sur-saturé dans les bandes spectrales bleues et vertes. Dans de nombreux établissements de vente au détail et de loisirs, les couleurs vives créent généralement une expérience visuelle riche. Ce n'est que lorsqu'on est exposé à un rayonnement optique à spectre équilibré que l'on peut discerner une coloration délicate et complexe. Le rendu des couleurs élevé et les LED blanc chaud sont nettement moins efficaces en raison de la perte de Stokes et de la faible sensibilité oculaire sur une lumière de longueur d'onde plus longue.

Les mécanismes de défaillance liés au package-de ces LED CMS réfléchissantes font de la conception et de l'ingénierie d'un luminaire LED un problème important, même si la période d'amortissement potentielle des luminaires LED qui utilisent des LED de puissance moyenne-à haute efficacité peut être suffisamment attrayante pour promouvoir un achat. La température a un impact significatif sur le maintien de la luminosité du boîtier LED PLCC. La dégradation rapide des matériaux d'emballage à haute température peut entraîner une réduction significative de l'efficacité. De longues heures de fonctionnement ou des niveaux de lumière élevés font jaunir la résine thermoplastique, ce qui accélère la dépréciation du flux lumineux.

La courte durée de vie d'un luminaire LED mal conçu rendra inutile son efficacité initiale élevée à moins que la température de jonction des boîtiers LED en plastique ne soit maintenue en dessous de la température de fonctionnement maximale désignée dans toutes les conditions de fonctionnement et de fonctionnement. Les produits plus performants utilisent des boîtiers LED moulés EMC (composé de moulage époxy) pour retarder l'apparition de la dégradation de la luminosité et du changement de chromaticité sous des températures de fonctionnement élevées. Par rapport aux matériaux PPA et PCT traditionnels, l'EMC offre une meilleure stabilité thermique. Les boîtiers Quad Flat No-(QFN), qui offrent un canal thermique à haute-efficacité pour éliminer la chaleur de la région active de la LED, sont généralement utilisés dans la conception de LED moulées CEM.

Pour que tous les boîtiers LED en plastique fonctionnent de manière efficace et continue, la gestion thermique est évidemment essentielle. L'époxy ayant une capacité limitée à résister à la chaleur, les LED moulées EMC-ne sont pas différentes. La dissipation thermique et la régulation du courant de commande sont deux aspects de la gestion thermique des LED. Afin d'obtenir un rendement lumineux élevé, les systèmes à faible coût-utilisent généralement un petit nombre de LED et les pilotent durement. D’une manière générale, plus le courant de commande est élevé, plus la chaleur est produite à l’intérieur des boîtiers semi-conducteurs. La détérioration thermique des matériaux d’emballage s’en trouve ainsi accélérée. En conséquence, l’un des éléments clés de la gestion thermique consiste à maintenir le courant de commande à un niveau approprié.

Améliorer la capacité du système à évacuer la chaleur de la jonction LED est l'objectif principal de l'ingénierie thermique pour les luminaires LED. La résistance thermique des composants tout au long du trajet thermique doit être abaissée pour garantir un mouvement de chaleur aisé afin de maintenir le contrôle de la température de jonction.Luminaires LED pour grande hauteur du commercevariété consomment souvent moins de 250 watts d’électricité. La charge thermique peut être gérée sans avoir besoin d'une gestion thermique active en utilisant des MCPCB et des TIM à haute conductivité thermique en conjonction avec un dissipateur thermique passif bien conçu. La principale préoccupation est que les dissipateurs thermiques pourraient ne pas être construits pour réduire le coût global du système.

led bay lights

Dans de nombreux cas, une conception optique appropriée est tout aussi cruciale que le contrôle de la température. Les optiques secondaires, qui peuvent à la fois collecter efficacement la lumière de la source lumineuse et distribuer la lumière uniformément pour un espacement maximal des luminaires, peuvent entraîner des économies d'énergie supplémentaires significatives. Une efficacité de diffusion optique de plus de 90 % est possible avec un système optique bien conçu-. Généralement, des réseaux de lentilles en PMMA ou en polycarbonate sont utilisés pour obtenir une efficacité élevée du système optique. Un réseau de LED SMD peut avoir un contrôle optique individuel grâce à un réseau de lentilles fabriqué avec plusieurs composants de lentilles.

Avec une efficacité de plus de 90 %, un réseau de lentilles à réflexion interne totale (TIR) peut fournir des distributions optiques finement ajustées, allant de l'étroite à la large. Les LED sont des appareils à haute densité de flux. Des luminances trop élevées provenant de l'émetteur concentré provoquent un éblouissement. En créant des ambiances esthétiques, l’éclairage en hauteur dans les bâtiments commerciaux doit favoriser le développement d’une bonne expérience et d’un environnement engagé. Pour les luminaires LED pour grande hauteur de qualité commerciale-, la suppression de l'éblouissement est par conséquent un élément crucial de la conception optique.

Le pilote LED à l'avant delumières LED pour haute baieTransforme le courant alternatif (AC) en courant continu (DC) conformément aux propriétés électriques du réseau de LED. En règle générale, une alimentation à découpage (SMPS) est utilisée pour convertir la puissance CC redressée en une amplitude prédéfinie de puissance CC. Une conception à une-étape ou à deux-étapes peut être utilisée pour compléter le processus de conversion de puissance CA en CC.

La correction du facteur de puissance (PFC) et la conversion DC/DC sont combinées en un seul circuit dans un pilote de LED à un -étage. Un circuit dédié pour la correction active du facteur de puissance et un deuxième étage pour la gestion du courant constant DC/DC sont les caractéristiques d'un pilote de LED à deux-étages. En raison de leurs prix moins élevés, les entraînements à un étage-sont largement utilisés dans les applications commerciales. Par rapport aux pilotes à deux -étages, un seul circuit intégré qui effectue à la fois les opérations de conversion PFC et DC/DC peut économiser 20 à 50 % sur le nombre de pièces de circuit, la taille et le coût. Cependant, la topologie à un seul étage présente une plage de tension de fonctionnement étroite, un courant d'ondulation élevé, une plage de gradation limitée, des performances PFC limitées et une vulnérabilité aux surtensions dues aux surtensions.

Les pilotes de LED à un-étage sont souvent limités aux applications d'éclairage commercial à faible-puissance avec un secteur CA de haute-qualité. Les topologies à un -étage deviennent irréalisables à des niveaux de puissance plus élevés en raison de leur faible efficacité opérationnelle et de leur grande signature EMI. En raison de leur efficacité, de leur fiabilité et de leurs capacités de gradation, les pilotes à deux -étages offrent un meilleur rapport prix/performance à des niveaux de puissance supérieurs à 100 W.

La tendance à intégrer la gradation, la détection, l'intelligence et la mise en réseau dans les systèmes d'éclairage LED commerciaux pour exploiter le -potentiel d'économie d'énergie des commandes d'éclairage est motivée par la-quête sans fin d'efficacité. La modulation de largeur d'impulsion (PWM) et la réduction de courant continue (CCR) peuvent être utilisées pour atténuer les LED. Dans les applications commerciales, les protocoles analogiques 0-10 V et 1-10 V étaient largement utilisés pour réguler les circuits de gradation. L’éclairage analogique doit céder la place à l’éclairage numérique suite au développement des systèmes connectés et de l’Internet des objets (IoT).

Les luminaires LED peuvent être adressés, atténués et configurés individuellement à l'aide d'une technologie de communication filaire ou sans fil comme DALI, Bluetooth mesh ou ZigBee. Lorsque les luminaires LED sont capables de communiquer avec leur environnement (en utilisant les informations recueillies à partir de capteurs de présence ou de lumière du jour), de contrôleurs locaux, de téléphones portables ou de toute combinaison de ces éléments, des fonctionnalités contextuelles de grande valeur peuvent être activées.