Lumières de stade LED|Systèmes d'éclairage pour sports professionnels

A quoi sert un éclairage LED dans un stade ?

Les luminaires de stade à LED sont des luminaires d'éclairage de grande puissance conçus pour diffuser la lumière dans une aire de sport sur de grandes distances. Les éclairages de stade à LED sont également connus sous le nom d'éclairage de terrain de sport. Ces luminaires orientables sont placés à des hauteurs appropriées autour du terrain de sport d'un stade afin de créer un environnement lumineux qui permet une visibilité exceptionnelle pour les joueurs et les spectateurs, ainsi que pour les retransmissions télévisées. Un stade est une immense arène qui peut accueillir une variété d'événements, y compris des sports, des concerts et d'autres spectacles. Il est constitué d'un terrain de jeu partiellement ou entièrement encerclé par des gradins inclinés destinés à offrir aux spectateurs une vue sur l'action en cours.

Un stade est un bâtiment vaste et spectaculaire qui couvre une grande surface et accueille un grand nombre de personnes. Il sert de lieu pour des événements passionnants et divertissants et est connu pour sa capacité à accueillir de grandes foules. En simulant la lumière naturelle même pendant les heures les plus sombres de la nuit, les systèmes d'éclairage sportif permettent aux sites de rester ouverts plus longtemps. Ils s'attaquent à la tâche de créer des conditions visuelles optimales pour les joueurs, de développer un cadre attrayant pour des expériences passionnantes pour les fans et de permettre la transmission HDTV, la photographie numérique et l'enregistrement au ralenti afin de capturer les spectacles, les moments passionnants et la dynamique des jeux.

Les principes de l'éclairage

En raison du fait que de nombreux événements se déroulent après la tombée de la nuit, l'éclairage est un élément essentiel de l'architecture des stades. L'utilisation appropriée de l'éclairage par projecteurs est l'objectif principal de l'éclairage du stade. Pour les sites à grande échelle qui ne disposent pas de structures aériennes disponibles pour l'installation de systèmes d'éclairage vers le bas, la seule source de lumière artificielle est l'éclairage par projecteur, qui est positionné haut autour du périmètre du terrain et fait face aux parties les plus éloignées de l'aire de jeu. Il est nécessaire que ces luminaires puissent projeter des faisceaux lumineux contrôlés sur le terrain de jeu afin de l'éclairer adéquatement quantitativement et qualitativement.

De nombreux types d'événements sportifs sont régulièrement organisés dans les stades. Les jeux les plus populaires à jouer dans ces arènes sont ceux qui se déroulent dans les airs, comme le cricket, le baseball, le soccer et le football. Les énormes terrains de jeu nécessaires à ces sports créent une énorme difficulté en termes d'éclairage. Un terrain de football a une largeur qui varie de 59 à 69 mètres et une longueur qui varie de 100 à 110 mètres. Les dimensions d'un terrain utilisé pour le football américain sont de 91,80 mètres de long et 48,75 mètres de large. Environ trois acres de terrain sont nécessaires pour accueillir un terrain de baseball. Le diamètre du terrain de jeu de cricket ovale ou circulaire peut varier de 90 à 150 mètres à son point le plus large.

En raison du fait que les stades sont fréquemment utilisés pour accueillir une variété de sports et d'événements, il est nécessaire d'avoir un éclairage qui puisse répondre aux divers besoins de tous les sports pertinents. Non seulement les systèmes d'éclairage sportif doivent être construits en combinaison avec le site, mais ils doivent également être créés en conjonction avec les exigences spécifiques associées à chaque sport.

Il y a eu une évolution significative vers l'utilisation de la technologie LED dans les systèmes d'éclairage sportif au cours de la dernière décennie. Ce changement s'est produit en réponse aux préoccupations croissantes concernant les dépenses et l'effet environnemental des technologies d'éclairage précédentes. Les critères de plus en plus stricts d'économie d'énergie, associés aux avantages convaincants apportés par la nouvelle technologie, ont été une force motrice derrière la transition gigantesque vers l'éclairage LED.

Lorsqu'elles sont polarisées en direct, les LED provoquent une recombinaison radiative d'électrons et de trous dans la région active des dispositifs semi-conducteurs à jonction pn. Cela se traduit par l'émission de lumière par les LED. Ce mécanisme se traduit par une efficacité quantique élevée dans la production de lumière visible et confère un certain nombre d'autres avantages significatifs à la source lumineuse. Ces avantages incluent la source lumineuse ayant une petite taille de source, une longue durée de vie, la possibilité de s'allumer et de s'éteindre instantanément, des cycles de commutation pratiquement illimités, une gradation sur toute la plage, une accordabilité spectrale et une durabilité à l'état solide. L'efficacité lumineuse des LED blanches basées sur la conversion du phosphore a maintenant une grande avance sur celle des technologies d'éclairage antérieures, bien qu'il y ait encore beaucoup de place pour l'amélioration dans ce domaine.

En permettant l'optimisation complète de tous les paramètres LAE, tels que l'efficacité de la source lumineuse, l'efficacité de la livraison optique, l'efficacité du spectre et l'efficacité de l'intensité, la technologie LED ouvre la voie à un tout nouveau monde de perspectives d'économies d'énergie potentielles. Un autre facteur essentiel qui contribue au retour sur investissement (ROI) exceptionnel offert par les produits d'éclairage à LED est leur capacité à fonctionner sans nécessiter aucun type d'entretien pendant une période d'au moins 50 000 heures ou même plus.

L'éclairage LED offre non seulement une économie inégalée, qui est d'une importance majeure pour les applications d'éclairage sportif à haute puissance, mais la technologie offre également la possibilité de progresser au-delà des restrictions qualitatives imposées aux technologies plus anciennes. L'éclairage LED présente une solution efficace au problème fondamental de l'éclairage incohérent causé par l'éclairage HID. Par rapport aux projecteurs HID, la capacité de produire un dispositif d'émission de surface avec un groupe de LED discrètes et l'utilisation d'un contrôle optique au niveau du boîtier fabriqué avec précision se traduisent par une amélioration de l'uniformité supérieure à un facteur de deux.

L'accordabilité spectrale inhérente de l'éclairage à semi-conducteurs permet la transmission d'une lumière qui a une capacité de rendu des couleurs exceptionnelle et améliore plus esthétiquement les performances du lecteur et la diffusion télévisée. Ceci est avantageux à la fois pour l'expérience visuelle du public et pour la qualité de la diffusion.

Gérer les complexités liées au fonctionnement des LED

Les éclairages de stade à LED sont des systèmes d'éclairage extrêmement puissants qui peuvent consommer jusqu'à 2000 watts d'énergie électrique et créer un rendement incroyablement élevé dans des boîtiers allant de dizaines de milliers à des centaines de milliers de lumens. Les éclairages de stade à LED sont devenus de plus en plus populaires ces dernières années. Ces projecteurs LED haute puissance sont des œuvres d'ingénierie multidimensionnelle qui nécessitent un haut niveau d'intégration dans une variété de domaines, y compris thermique, électrique, optique et mécanique.

Les LED sont des dispositifs semi-conducteurs extrêmement complexes et avancés qui sont destinés à fonctionner dans un environnement dont la puissance électrique, la température, l'humidité et d'autres paramètres sont contrôlés dans des plages spécifiques. Les LED ne peuvent fonctionner correctement que dans ce type d'environnement. Par conséquent, afin de relever les défis d'intégration posés par les caractéristiques optoélectroniques étroitement interdépendantes (flux lumineux et efficacité), électriques (courant, tension et puissance) et thermiques (température de jonction) des émetteurs à semi-conducteurs, une approche holistique au développement du système est nécessaire.

Lorsqu'ils sont utilisés à l'extérieur, les systèmes LED haute puissance peuvent soumettre leurs LED individuelles ainsi que les autres composants du système à des niveaux importants de contraintes environnementales et opérationnelles. Tous les mécanismes de défaillance des LED causés par des variables internes et extrinsèques doivent être reconnus et traités pour que les éclairages de stade à LED puissent exécuter leurs tâches nécessaires dans des conditions de fonctionnement difficiles pendant une durée donnée. Malgré le fait que les progrès de la technologie LED ont ouvert un nombre infini de choix de conception pour les éclairages de stade à LED en termes de fonction et d'apparence, les principes fondamentaux de l'intégration du système n'ont pas changé.

Un projecteur à LED très efficace est un système hautement développé qui intègre des LED, des circuits de commande et de commande, des systèmes de gestion thermique, des optiques et d'autres composants de manière intentionnelle et intelligente. Soit le luminaire, soit le niveau du module est responsable de la mise en œuvre effective de l'intégration physique qui a lieu entre les LED, l'optique et le dissipateur thermique. L'intégration au niveau du luminaire aboutit à la production d'un produit qui génère de la lumière à partir d'un seul ensemble optique. La conception modulaire, d'autre part, se traduit par la production d'un système évolutif et capable de produire une puissance ultra-élevée et est encadré par un nombre calculé de moteurs légers autonomes.

Le pilote de LED est soit physiquement séparé du moteur d'éclairage à LED, soit isolé thermiquement de celui-ci afin d'éviter que la charge thermique de la LED ne sollicite et ne dégrade les composants du circuit. Cela peut être accompli en séparant physiquement le pilote de LED du moteur d'éclairage à LED.

La charge thermique pouvant être générée par un système LED haute puissance peut être extrêmement élevée ; par conséquent, le chemin de transfert thermique doit être dimensionné pour pouvoir supporter cette charge. Afin d'atteindre cet objectif, la résistance thermique de chaque composant le long du chemin menant de la jonction à l'air doit être réduite au maximum. Les joints de soudure, également appelés interconnexions, sont un composant essentiel de la solution de gestion thermique d'un luminaire LED. Ce composant, ainsi qu'un dissipateur thermique, un matériau d'interface thermique (TIM) et des cartes de circuits imprimés à noyau métallique (MCPCB), constituent le reste du système. Non seulement la construction d'une jonction soudée fiable entre le boîtier LED et le MCPCB est extrêmement nécessaire pour la transmission de la chaleur entre les deux composants, mais elle est également cruciale pour la durabilité du système d'éclairage dans son ensemble. Il est nécessaire que la jonction de soudure fournisse une liaison métallurgique robuste qui possède une grande résistance au fluage ainsi qu'aux vibrations. Une résistance élevée au fluage des joints de soudure peut réduire la quantité d'énergie de déformation accumulée en raison du cycle thermique, que l'on trouve fréquemment dans les systèmes d'éclairage de sports d'extérieur. L'isolation électrique est assurée par la carte de circuit imprimé multicouche en cuivre et aluminium (MCPCB), qui se compose d'une couche diélectrique d'un côté, d'une couche de cuivre de l'autre et d'une plaque d'aluminium au milieu. Cette conception garantit qu'il existe un bon chemin thermique entre les LED et le dissipateur thermique. Le matériau d'interface thermique, ou TIM, est là pour réduire la quantité d'air emprisonnée dans l'interface entre le MCPCB et le dissipateur thermique.

Le dissipateur thermique remplit deux fonctions : premièrement, il fonctionne comme un réservoir thermique en absorbant la chaleur dégagée par les LED, puis il remplit le rôle de dissipateur de chaleur en libérant cette chaleur dans l'air ambiant par convection et rayonnement. Le moulage sous pression, le forgeage à froid ou l'extrusion sont les trois principales méthodes de construction utilisées pour créer ce composant, qui est normalement vendu comme une seule unité avec le boîtier. Dans de nombreux cas, la géométrie de la conception du dissipateur thermique est destinée à maximiser la quantité de surface convective ainsi que le coefficient de transfert de chaleur. Lorsque des contraintes physiques limitent la conception d'un dissipateur thermique, des caloducs peuvent être utilisés pour favoriser la dissipation thermique.

Contrôler le flux de la régulation actuelle

Le pilote LED d'une application est un sous-système crucial qui joue un rôle en influençant le comportement du système, ainsi que son efficacité et sa durée de vie. Il remplit la fonction d'une alimentation électrique, transformant la puissance provenant de la ligne (qui est un courant alternatif, ou AC) en courant continu, ou DC, qui est compatible avec la charge de la LED. En plus de cela, il offre des protections contre les circonstances de défaut telles que les surintensités, les courts-circuits, les tensions excessives, les températures excessives et d'autres contraintes. Lors de la conception de pilotes de LED pour une utilisation dans des applications extérieures, la protection contre les transitoires de ligne doit être intégrée à la conception du circuit de pilote afin de garantir que les LED, ainsi que tous les circuits et composants sensibles, sont suffisamment protégés.

Les pilotes de LED incluent généralement des circuits de contrôle pour fournir une fonctionnalité de gradation, une sortie de lumière constante (CLO), un mélange de couleurs et/ou une interopérabilité avec des capteurs environnementaux pour le contrôle de l'occupation et la collecte de la lumière du jour. Cette évolution de l'éclairage sportif d'un dispositif à sortie fixe vers un éclairage intelligent et programmable est facilitée par l'incorporation de circuits de commande dans les pilotes LED.

Les communications envoyées d'un dispositif externe au circuit de commande permettent la configuration d'un mode de fonctionnement que l'utilisateur préfère. Cette catégorie particulière de pilote dispose d'une interface analogique ou numérique et est capable de déchiffrer les signaux de commande envoyés par un protocole de communication tel que 0-10VDC, DALI, DMX, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave ou Wifi.

Les pilotes de LED qui sont inclus dans les systèmes d'éclairage haute puissance sont souvent conçus comme des pilotes à deux étages, chacun mettant en œuvre une correction active du facteur de puissance (PFC) indépendante de l'étage du convertisseur CC-CC. Ce type de pilote est connu sous le nom de pilote de pont. Un régulateur à découpage qui fonctionne à une fréquence de commutation élevée fournit le PFC actif. Ceci est fait afin de maintenir un facteur de puissance élevé sur une large plage de tension d'entrée tout en supprimant simultanément le courant harmonique. Par rapport à leurs prédécesseurs à un étage, les pilotes de LED à deux étages offrent un nombre important d'avantages. Ils sont capables de fonctionner correctement malgré des variations importantes de la tension de ligne et peuvent être contrôlés à l'aide de variables de contrôle couvrant une plage étendue. Les pilotes à deux étages ont une architecture de circuit capable de gérer les exigences strictes imposées à l'efficacité de la conversion de puissance pour les systèmes qui fonctionnent à des niveaux de puissance élevés. Cette architecture contribue également à la réduction de la surtension appliquée aux MOSFET de puissance lors des surtensions.

La capacité des systèmes à deux étages à satisfaire le besoin d'éclairage sans scintillement est un avantage significatif qui peut être réalisé en les utilisant dans des applications d'éclairage sportif. Les LED peuvent être amenées à scintiller en raison des ondulations du courant de sortie, qui peuvent être filtrées avec succès par le circuit de commande à deux étages. Il y a deux répercussions qui viennent avec le scintillement dans l'éclairage sportif. Le premier problème est que la perception visuelle d'un joueur de la vitesse d'une cible de jeu se déplaçant rapidement peut être altérée, ce qui aurait un impact sur les performances visuelles du joueur. Le deuxième problème concerne les séquences à grande vitesse et extrêmement lentes. L'existence d'un scintillement peut entraîner des différences d'exposition d'une image à l'autre et limiter l'étendue du ralenti qui peut être obtenu en télédiffusion. Afin d'obtenir un meilleur niveau de qualité vidéo, l'utilisation de caméras vidéo à grande vitesse pour le ralenti peut nécessiter que le pilote de LED limite la valeur d'ondulation à une plage de 3 %.

Projecteur de stade à haut rendement LED

Caractéristiques:

● Éclairage respectueux de l'environnement
● Conception modulaire réglable de 120 W
● Réduit la consommation d'énergie de plus de 50 % sur l'éclairage traditionnel

Spécification: