एक अंतरिक्ष में प्रकाश का उत्सर्जन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले विद्युत घटक को प्रकाश जुड़नार कहा जाता है। शब्द "हाई बे" और "लो बे" लाइटिंग, जो मुख्य रूप से शामिल छत के क्षेत्र और ऊंचाई को परिभाषित करते हैं, अक्सर प्रकाश व्यवसाय में उपयोग किए जाते हैं। उच्च बे ल्यूमिनेयर नामक एक प्रकाश जुड़नार औद्योगिक स्थलों के लिए बनाया जाता है जो जमीन या काम की सतह से ऊपर उठे होते हैं। हाई बे लाइटिंग के अनुप्रयोगों में "हाई बे" जैसे गोदामों, औद्योगिक संयंत्रों, बड़े खुदरा प्रतिष्ठानों, खेल के मैदानों, या इसी तरह के उपयोग के लिए बनाई गई लाइटिंग सिस्टम शामिल हो सकते हैं, जहां छत 30 फीट या अधिक हो सकती है।
पारंपरिक एचआईडी हाई बे की तुलना में, एलईडी हाई बे ल्यूमिनेयर कम ऊर्जा खपत, उच्च ड्राइविंग धाराओं पर बेहतर आउटपुट, लंबे जीवनकाल, बढ़ी हुई मजबूती, छोटे आकार, तेज स्विचिंग और असाधारण स्थायित्व और निर्भरता सहित कई लाभ प्रदान करते हैं। हालांकि, एलईडी ओवरहीटिंग के कारण होने वाली जटिलताएं सॉलिड-स्टेट लाइटिंग के उपयोग के साथ एक गंभीर समस्या हैं।
ऊष्मा और प्रकाश स्रोत एलईडी है
अर्धचालक डायोड ठोस अवस्था प्रकाश उपकरणों की नींव है, जो प्रकाश उत्सर्जक डायोड द्वारा दर्शाए जाते हैं। जब डायोड आगे बायस्ड (सक्रिय या चालू) होता है, तो प्रकाश के रूप में ऊर्जा जारी करते हुए इलेक्ट्रॉन और छिद्र फिर से जुड़ जाते हैं। ये ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण ऊर्जा को प्रकाश में बदलने के परिणामस्वरूप गर्मी उत्पन्न करते हैं, जिसे अगर निर्माण करने की अनुमति दी जाती है, तो कार्य तापमान में वृद्धि हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप दक्षता में गिरावट और शुरुआती विफलता हो सकती है। जंक्शन के तापमान को नियंत्रित करने और आदर्श स्थिर-स्थिति ऑपरेटिंग तापमान तक पहुंचने की क्षमता अक्सर एलईडी के प्रदर्शन को निर्धारित करती है। बदतर प्रकाश उत्पादन, बदतर ल्यूमिनेयर दक्षता, एक प्रमुख तरंग दैर्ध्य, और यहां तक कि कम जीवन प्रत्याशा अक्सर उच्च जंक्शन तापमान के साथ सहसंबद्ध होते हैं। एलईडी के जंक्शन तापमान का इसकी समग्र दक्षता और L70 जीवन दोनों पर काफी प्रभाव पड़ता है। गैलियम नाइट्राइड (GaN) एलईडी के लिए, जंक्शन तापमान (25 डिग्री से अधिक) में प्रत्येक 10 डिग्री वृद्धि के लिए जीवन अवधि को 10 kHrs (1000 घंटे) तक कम किया जा सकता है। यदि जंक्शन का तापमान 40 डिग्री से 70 डिग्री तक बढ़ा दिया जाए तो एलईडी की दक्षता 10 प्रतिशत से अधिक घट जाएगी। जंक्शन तापमान और परिवेश के तापमान में एक निश्चित परिवर्तन के लिए प्रदर्शन को बनाए रखने और एलईडी स्थिरता के ऑपरेटिंग तापमान को विनियमित करने के लिए, उचित थर्मल प्रबंधन समाधान तैयार किए जाने चाहिए।
उच्च परिवेशी तापमान वाले क्षेत्रों में हाई बे लाइटिंग की आवश्यकता होती है
उच्च बे इमारतों में प्रकाश जुड़नार अक्सर छत पर या उसके करीब लगाए जाते हैं। पर्याप्त रोशनी प्रदान करने के लिए, इन लैंपों में आमतौर पर उच्च शक्ति वाले एलईडी लगाए जाते हैं। एक एलईडी को दिया गया विद्युत प्रवाह और एलईडी का ऑपरेटिंग तापमान दोनों प्रभावित करते हैं कि यह कितना प्रकाश पैदा करता है। उच्च चमकदार प्रवाह के साथ एल ई डी को चलाने के लिए उच्च विद्युत ड्राइव सिग्नल का उपयोग किया जा सकता है, हालांकि ऐसा अक्सर उच्च तापमान पर चलने वाले एल ई डी में होता है। इसके अतिरिक्त, उच्च बे अनुप्रयोग आमतौर पर सेटिंग्स में काम करते हैं जो कम बे अनुप्रयोगों की तुलना में अधिक संक्षारक और गंभीर होते हैं। विशेष रूप से स्टील मिलों, कास्टिंग फाउंड्री और ग्लास उत्पादन संयंत्रों जैसी निर्माण सुविधाओं में, उच्च बे सेटिंग्स में परिवेश का तापमान अधिक हो सकता है, अधिक वायुजनित धूल और तेल कण हो सकते हैं। एक छोटी सी जगह और/या उच्च परिवेश के तापमान वाले वातावरण में एक बाड़े में काम करते समय इसके साथ-साथ सर्किट्री द्वारा उत्पादित गर्मी से एक एलईडी क्षतिग्रस्त हो सकती है।
नतीजतन, उच्च परिवेश के तापमान वाले क्षेत्रों में उच्च-शक्ति प्रकाश का उपयोग करते समय एलईडी स्थिरता के अंदर उत्पन्न गर्मी का प्रबंधन करना महत्वपूर्ण है। थर्मल प्रबंधन एक सिस्टम की क्षमता को संदर्भित करता है जो जंक्शन पर जमा होने वाली अधिशेष गर्मी को उच्च स्थिरता से हटा देता है, जो अक्सर फॉस्फर को खराब कर सकता है और दीपक जीवन को छोटा कर सकता है। प्रीमियम ल्यूमिनेयर सामग्री, बेहतर गर्मी अपव्यय डिज़ाइन और यहां तक कि तापमान सेंसर के उपयोग के साथ, जो बहुत अधिक गर्मी बनने पर स्वचालित रूप से रोशनी कम कर देता है, एलईडी निर्माता हमेशा अधिक तापमान के लिए अपने डिजाइन में सुधार कर रहे हैं।
जीवित रहने के लिए उच्च गुणवत्ता वाली एलईडी का उपयोग करें
सामान्य तौर पर, उच्च-गुणवत्ता वाले एलईडी टिकाऊ घटक होते हैं जो गर्म वातावरण में काम कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, क्री एक्सएम-एल एलईडी 150 डिग्री तक के जंक्शन तापमान पर काम कर सकते हैं। 25 डिग्री पर सापेक्ष प्रकाश उत्पादन की तुलना में 60 डिग्री के परिवेश तापमान पर एलईडी ल्यूमिनेयर का सापेक्ष प्रकाश उत्पादन केवल 10 प्रतिशत कम हो जाता है। थर्मल प्रतिरोध एक शब्द है जिसका उपयोग एलईडी क्षेत्र में गर्मी के परिवहन के लिए डिवाइस की समग्र क्षमता का वर्णन करने के लिए किया जाता है। एल ई डी के गर्मी फैलाने वाले कनेक्शन और पैकेजिंग को न्यूनतम थर्मल प्रतिरोध पथों के साथ डिजाइन किया गया है। अधिकतम शक्ति जो एक एलईडी पैकेज में प्रसारित हो सकती है, उसके थर्मल प्रतिरोध के साथ-साथ उसके अधिकतम कार्य तापमान पर निर्भर करती है। एलईडी जंक्शन और आसपास की हवा के बीच थर्मल प्रतिरोध अधिकतम आगे की धारा निर्धारित करता है। मजबूत थर्मल प्रतिरोध के साथ एल ई डी के अंदर बड़े गर्मी के निर्माण से मजबूत एलईडी जंक्शन तापमान का परिणाम होता है। जब ऐसा होता है, तो एलईडी में बढ़ते जंक्शन तापमान के प्रभाव बढ़ते हुए वर्तमान के प्रभावों को संतुलित कर सकते हैं, जिससे एलईडी को आगे बढ़ने के बावजूद इसके प्रकाश उत्पादन स्तर को बनाए रखने या कम करने का कारण बनता है। ल्यूमिनेयर के जीवन और ऑप्टिकल गुणों को अधिकतम करने के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि ल्यूमिनेयर का निर्माण इस तरह से किया जाए कि सोल्डर पॉइंट से परिवेश तक गर्मी प्रतिरोध कम से कम हो। OSRAM ऑप्टो सेमीकंडक्टर-प्रस्तुत OSLON स्क्वायर एलईडी परिवार में केवल 3.8 K/W का कम तापीय प्रतिरोध है, जो उच्च परिवेश के तापमान में विशेष रूप से अच्छा प्रदर्शन करता है और 50, 000 घंटे से अधिक का जीवन काल प्राप्त कर सकता है, यहां तक कि उच्च पर भी एलईडी में 135 डिग्री तक का तापमान। जंक्शन तापमान को 120 डिग्री या उससे कम बनाए रखने के साथ निरंतर चालू संचालन के आधार पर, Lumileds LUXEON K2 सफेद एलईडी 1000 mA के फॉरवर्ड करंट पर 50,000 घंटों के संचालन पर 70 प्रतिशत लुमेन रखरखाव प्रदान करते हैं। यह जंक्शन तापमान पर 150 डिग्री तक कम उत्पादन हानि के साथ काम कर सकता है।
थर्मल कंट्रोल: सिस्टम परफॉर्मेंस का एक महत्वपूर्ण पहलू
औद्योगिक प्रकाश जुड़नार के लिए एक प्रभावी थर्मल डिजाइन आवश्यक है, विशेष रूप से यूएफओ-शैली के उच्च बे जहां एक संलग्न आवास में सर्किटरी और एलईडी लगाए जाते हैं, प्रदर्शन और निर्भरता को बढ़ाते हुए ऐसे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के ऑपरेटिंग तापमान को कम करने के लिए। जब हाई बे डिजाइन की बात आती है, तो हीट सिंक- जो अक्सर एक एकीकृत ल्यूमिनेयर हाउसिंग होता है- थर्मल डिजाइन का मुख्य जोर है। प्रत्येक एलईडी के जंक्शन और चालक आवास को हीट सिंक द्वारा ठंडा करने का इरादा है। हीट सिंक के सतह क्षेत्र का विस्तार करने और आसपास की हवा के साथ उच्च संवहन ताप विनिमय की सुविधा के लिए, हीट सिंक अक्सर धातु जैसे ताप संचालन सामग्री से बने होते हैं, और इनमें पंख या चैनल होते हैं। एक अंतर्निर्मित थर्मल वेंटिंग कक्ष जो आवास में डाला जाता है, संभव है। सामग्री संरचना और परिवेश कारक उच्च बे आवास की तापीय चालकता को प्रभावित करते हैं। ऊष्मीय चालन अपशिष्ट ऊष्मा को हटाने का एक अन्य तरीका है जो सिस्टम के घटक भागों की ज्यामिति पर आधारित है। उच्च तापीय चालकता वाली किसी भी सामग्री का उपयोग हीट सिंक बनाने के लिए किया जा सकता है, जिसमें तांबा, एल्यूमीनियम और धातु मिश्र धातु शामिल हैं, लेकिन इन तक ही सीमित नहीं है। इस तथ्य के बावजूद कि तांबे की तापीय चालकता कम से कम 400 W/mK है। इसकी अपेक्षाकृत उच्च तापीय चालकता और निर्माण की सादगी के कारण, एल्यूमीनियम गर्मी सिंक के लिए पसंदीदा धातु है। एल्यूमीनियम आवास में गर्मी लंपटता और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए आंतरिक और बाहरी दोनों सतहों पर एक ऐक्रेलिक पाउडर कोट कोटिंग हो सकती है।
