Illuminazione ad alta visibilità nelle strutture commerciali

Grandi magazzini, negozi al dettaglio, concessionarie di automobili, magazzini commerciali, centri congressi, spazi espositivi, centri ricreativi, arene sportive e palestre sono solo alcuni esempi del tipo di luoghi in cui è destinata all'uso una luce ad alta visibilità di tipo commerciale-. Questi ambienti sono generalmente esenti da problemi di illuminazione quali umidità eccessiva, atmosfere corrosive, sostanze chimiche caustiche, polvere, vibrazioni di macchinari pesanti, temperature ambientali estreme ed elettricità sporca, a differenza degli edifici industriali, che sono notoriamente difficili da illuminare.

L'illuminazione allo stato solido basata sulla tecnologia LED sta rapidamente sostituendo l'illuminazione fluorescente e HID nel settore dell'illuminazione industriale. Il design del prodotto varia a causa della complessa composizione dei sistemi di illuminazione a LED. Le luci a LED High Bay per uso commerciale sono una categoria di prodotti unica realizzata tenendo conto di determinate applicazioni.

Baia alta di commercialequalità Una soluzione architettonica per spazi commerciali con soffitti alti e aperti è l'illuminazione a LED. Sono progettati per enfatizzare il carattere voluto della struttura e sono più che semplici apparecchi di illuminazione tecnica. A differenza dei classici soffitti alti dall'aspetto industriale-, gli edifici commerciali come i grandi magazzini e i centri ricreativi richiedono una soluzione di illuminazione che sia allo stesso tempo ad alta efficienza energetica e con un design più sofisticato. Grazie alle dimensioni ridotte dei LED e alla resistenza allo stato solido, i progettisti di apparecchi di illuminazione possono ora costruire apparecchi di illuminazione che combinano in modo straordinario forma e funzione, superando i limiti dei fattori di forma legacy. Oltre ad aumentare notevolmente l'efficienza della fonte, questi prodotti offrono risparmi energetici.

L'illuminazione direzionale non è possibile con le tradizionali lampadine ad alogenuri metallici e fluorescenti. Potrebbe essere difficile estrarre e reindirizzare in modo efficace il flusso luminoso di queste lampade omni-direzionali in una distribuzione più vantaggiosa e coerente. Con un'ottica secondaria attentamente progettata, è possibile ottenere un'efficienza ottica molto elevata grazie all'emissione luminosa direzionale dei LED e alle dimensioni ridotte del contenitore.

Poiché i LED sono semiconduttori, possono essere integrati in una varietà di sistemi di controllo dell'illuminazione, consentendo di adattare l'illuminazione a una determinata applicazione o ambiente. Le luci a LED High Bay possono raggiungere un'elevata efficienza di applicazione dell'illuminazione (LAE), che equivale a un significativo risparmio energetico aggiuntivo, fornendo la quantità adeguata di luce quando necessario.

Numerosi design di apparecchi di illuminazione e variazioni di prestazioni derivano dall'ampia gamma di altezze di montaggio, distribuzioni della luce, obiettivi di costo, pacchetti lumen, caratteristiche di colore e impostazioni con cui le luci High Bay devono funzionare e integrarsi. Le luci LED ad alta visibilità-di livello commerciale possono essere rotonde o lineari e possono essere configurate come sistemi modulari o integrati. L'uso e le attività dell'area, nonché le caratteristiche fisiche degli interni di un edificio, determinano la forma e la disposizione di questi sistemi.

L'efficacia e l'affidabilità del sistema di illuminazione determinano il valore finale della lampada a LED High Bay. La sorgente luminosa, i componenti del driver e di controllo, il sistema ottico e il dissipatore di calore sono alcuni dei numerosi componenti del sistema di illuminazione che influenzano ulteriormente questi fattori. Qualsiasi processo di progettazione di apparecchi di illuminazione comporterebbe sempre dei compromessi-tra costi e prestazioni. Gli ambienti di lavoro moderati delle strutture commerciali sono più tolleranti nei confronti dell'uso di luci LED a LED meno costose con una piccola finestra operativa, nonostante sia estremamente difficile raggiungere contemporaneamente sia gli obiettivi di prestazioni che quelli di costo.

Le misurazioni del pacchetto LED vengono utilizzate in molte delle variazioni prestazionali disponibili oggi nei sistemi di illuminazione ad alta visibilità. La progettazione dei pacchetti LED e la loro integrazione nel sistema di illuminazione ne determina l'efficacia luminosa, le prestazioni di mantenimento del flusso luminoso, le temperature di colore, l'accuratezza della resa cromatica e la durata. I LED SMD riflettenti costruiti sulla piattaforma del pacchetto PLCC (chip carrier con piombo in plastica) sono ideali perluci a LED ad alta baiadella varietà commerciale. Rispetto ad altri tipi di pacchetti LED, come i pacchetti ad alta potenza con substrato ceramico, i pacchetti chip-on-board (COB) e i pacchetti chip scale (CSP), i pacchetti LED PLCC raggiungono un'efficacia della sorgente significativamente più elevata grazie all'elevata efficienza di estrazione della luce ottenuta con alloggiamenti e leadframe altamente riflettenti. Le luci High Bay che utilizzano pacchetti LED SMD riflettenti per produrre luce bianca possono avere un'efficacia dell'apparecchio superiore a 180 lm/W se combinate con driver e ottiche ad alta efficienza. Il periodo di recupero dell’investimento potrebbe essere notevolmente ridotto grazie all’elevata efficacia. Gli utenti finali potrebbero teoricamente raggiungere il pareggio del proprio investimento in due anni con questo livello di efficacia.

La qualità e l’efficacia del colore sono fondamentalmente compromesse. Nello spettro luminoso dei LED ad alta efficienza mancano importanti lunghezze d'onda necessarie per produrre colori vibranti e sono sovra-saturati nelle bande spettrali del blu e del verde. In molti esercizi commerciali e ricreativi, i colori vivaci creano in genere una ricca esperienza visiva. Solo se esposti a radiazioni ottiche con uno spettro equilibrato è possibile distinguere colorazioni delicate e complesse. L'elevata resa cromatica e i LED a luce bianca calda sono significativamente meno efficaci a causa della perdita di Stokes e della bassa sensibilità dell'occhio alla luce a lunghezza d'onda maggiore.

I meccanismi di guasto-correlati al pacchetto di questi LED SMD riflettenti rendono la progettazione e l'ingegnerizzazione di un apparecchio di illuminazione a LED un problema significativo, anche se il potenziale periodo di recupero dell'investimento degli apparecchi di illuminazione a LED che utilizzano LED di media-potenza ad alta efficienza può essere abbastanza allettante da promuovere un acquisto. La temperatura ha un impatto significativo sul mantenimento della luminosità del pacchetto LED PLCC. Il rapido degrado dei materiali della confezione alle alte temperature può comportare una significativa riduzione dell'efficacia. Lunghe ore di funzionamento o livelli di luce elevati causano l'ingiallimento della resina termoplastica, accelerando il decadimento del flusso luminoso.

La breve durata di un apparecchio LED mal progettato renderà inutile la sua elevata efficacia iniziale a meno che la temperatura di giunzione dei pacchetti LED in plastica non venga mantenuta al di sotto della temperatura operativa massima designata in tutte le condizioni di azionamento e funzionamento. I prodotti con prestazioni più elevate utilizzano pacchetti LED stampati EMC (epoxy moulding compound) per posticipare l'inizio della degradazione della luminosità e dello spostamento della cromaticità a temperature operative elevate. Rispetto ai tradizionali materiali PPA e PCT, EMC offre una migliore stabilità termica. I pacchetti Quad Flat No-lead (QFN), che offrono un canale termico ad alta-efficienza per rimuovere il calore dalla regione attiva del LED, vengono generalmente utilizzati nella progettazione di LED stampati EMC.

Affinché tutti i pacchetti LED in plastica funzionino in modo sempre efficiente, la gestione termica è ovviamente essenziale. Poiché la resina epossidica ha una capacità limitata di resistere al calore, i LED stampati EMC-non sono diversi. La dissipazione del calore e la regolazione della corrente di pilotaggio sono due aspetti della gestione termica dei LED. Per ottenere un'emissione luminosa elevata, i sistemi a basso-costo utilizzano in genere un numero limitato di LED e li pilotano intensamente. In generale, all'interno dei pacchetti di semiconduttori viene prodotto più calore, maggiore è la corrente di pilotaggio. Di conseguenza, il deterioramento termico dei materiali di imballaggio viene accelerato. Di conseguenza, uno dei componenti chiave della gestione termica è mantenere la corrente di pilotaggio a un livello adeguato.

Migliorare la capacità del sistema di rimuovere il calore dalla giunzione del LED è l'obiettivo principale dell'ingegneria termica per gli apparecchi di illuminazione a LED. La resistenza termica dei componenti lungo l'intero percorso termico deve essere abbassata per garantire un facile movimento del calore al fine di mantenere il controllo della temperatura di giunzione.Luci LED ad alta baia dello spot pubblicitariovarietà spesso consumano meno di 250 watt di elettricità. Il carico termico può essere gestito senza la necessità di una gestione termica attiva utilizzando MCPCB e TIM ad alta conduttività termica insieme a un dissipatore di calore passivo-ben progettato. La preoccupazione principale è che i dissipatori di calore potrebbero non essere costruiti per ridurre il costo complessivo del sistema.

led bay lights

In molti casi, una corretta progettazione ottica è cruciale quanto il controllo della temperatura. L'ottica secondaria, che può raccogliere in modo efficiente la luce dalla sorgente luminosa e distribuire la luce in modo uniforme per la massima distanza tra gli apparecchi, può comportare un significativo ulteriore risparmio energetico. Con un sistema ottico ben-progettato è possibile ottenere un'efficienza di distribuzione ottica superiore al 90%. In genere, per ottenere l'elevata efficienza del sistema ottico vengono utilizzati array di lenti in PMMA o policarbonato. Una serie di LED SMD può avere un controllo ottico individuale grazie a una serie di lenti prodotta con diversi componenti di lenti.

Con un'efficienza superiore al 90%, un array di lenti a riflessione interna totale (TIR) può fornire distribuzioni ottiche finemente sintonizzate da stretta a ampia. I LED sono dispositivi ad alta densità di flusso. Luminanze eccessivamente elevate provenienti dall'emettitore concentrato causano abbagliamento. Creando ambienti esteticamente gradevoli, l'illuminazione High Bay negli edifici commerciali dovrebbe promuovere lo sviluppo di una buona esperienza e di un ambiente coinvolgente. Per le luci LED ad alta visibilità di tipo commerciale-, la soppressione dell'abbagliamento è di conseguenza una componente cruciale della progettazione ottica.

Il driver LED sulla parte anteriore delluci a LED ad alta baiatrasforma l'alimentazione di linea in corrente alternata (CA) in corrente continua (CC) in conformità con le proprietà elettriche della serie di LED. In genere, un alimentatore a commutazione (SMPS) viene utilizzato per convertire la potenza CC raddrizzata in un'entità predefinita di potenza CC. Per completare il processo di conversione dell'alimentazione CA in CC è possibile utilizzare un design a stadio singolo-o a due-stadi.

La correzione del fattore di potenza (PFC) e la conversione CC/CC sono combinate in un unico circuito in un driver LED a singolo-stadio. Un circuito dedicato per la correzione del fattore di potenza attivo e un secondo stadio per la gestione della corrente costante CC/CC sono le caratteristiche di un driver LED a due-stadi. Grazie ai prezzi più convenienti, gli azionamenti a stadio singolo-sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni commerciali. Rispetto ai driver a due stadi, un singolo circuito integrato che esegue sia le operazioni PFC che quelle di conversione CC/CC può far risparmiare dal 20 al 50% sul numero di parti del circuito, sulle dimensioni e sui costi. Tuttavia, la topologia a stadio singolo-ha un intervallo di tensione operativa ristretto, corrente di ripple elevata, intervallo di attenuazione limitato, prestazioni PFC limitate e vulnerabilità alla sovratensione dovuta a sovratensioni.

I driver LED a-stadio singolo sono spesso limitati ad applicazioni di illuminazione commerciale a-basso consumo con alimentazione CA di alta-qualità. Le topologie a stadio singolo- diventano irrealizzabili a livelli di potenza più elevati a causa della loro scarsa efficienza operativa e dell'ampia firma EMI. Grazie alla loro efficienza, affidabilità e capacità di regolazione, i driver a due-stadi offrono un'opzione migliore in termini di rapporto prezzo/prestazioni a livelli di potenza superiori a 100 W.

La tendenza a integrare dimmerazione, rilevamento, intelligenza e rete nei sistemi di illuminazione a LED commerciali per sfruttare il potenziale di risparmio energetico dei controlli dell'illuminazione è guidata dalla ricerca infinita di efficienza. Per attenuare i LED è possibile utilizzare sia la modulazione di larghezza dell'impulso ({3}}(PWM) che la riduzione continua della corrente (CCR). Nelle applicazioni commerciali, i protocolli analogici 0-10 V e 1-10 V erano ampiamente utilizzati per regolare i circuiti di regolazione. L’illuminazione analogica deve lasciare il posto all’illuminazione digitale a seguito dello sviluppo dei sistemi connessi e dell’Internet delle cose (IoT).

Gli apparecchi di illuminazione a LED possono essere indirizzati, dimmerati e configurati individualmente utilizzando una tecnologia di comunicazione cablata o wireless come DALI, Bluetooth mesh o ZigBee. Quando gli apparecchi di illuminazione a LED sono in grado di comunicare con l'ambiente circostante (utilizzando le informazioni raccolte dai sensori di presenza o di luce diurna), controller locali, telefoni cellulari o qualsiasi combinazione di questi, è possibile abilitare funzionalità ad alto-valore contestuale.