ניתוח של יישום תאורת LED באזור קר
לאחר 10 שנים של התפתחות מהירה, תאורת לד נכנסה לשלב קידום מהיר, ויישום השוק התרחב בהדרגה מאזור הדרום הראשוני לאזור המרכז והמערב. עם זאת, ביישום בפועל, מצאנו שמוצרי תאורת חוץ המשמשים בדרום נבדקו היטב באזורי הצפון, במיוחד בצפון מזרח. מאמר זה מנתח כמה מהגורמים המרכזיים המשפיעים על תאורת LED בסביבות קרות, מגלה פתרונות מתאימים, ולבסוף מביא את היתרונות של מקורות אור LED.
ראשית, היתרונות של תאורת LED בסביבות קרות
בהשוואה למנורת הליבון המקורית, מנורת הפלורסנט ומנורת פריקת הגז בעוצמה גבוהה, ביצועי הפעולה של מכשיר ה-LED טובים בהרבה בטמפרטורה נמוכה, ואף ניתן לומר שהביצועים האופטיים מצוינים יותר מאשר בטמפרטורה רגילה. זה קשור קשר הדוק למאפייני הטמפרטורה של מכשיר ה-LED. ככל שטמפרטורת הצומת יורדת, שטף האור של המנורה יגדל יחסית. על פי חוק פיזור החום של המנורה, טמפרטורת הצומת קשורה קשר הדוק לטמפרטורת הסביבה. ככל שטמפרטורת הסביבה נמוכה יותר, כך טמפרטורת הצומת תהיה נמוכה יותר. בנוסף, הורדת טמפרטורת הצומת יכולה גם להפחית את תהליך דעיכת האור של מקור האור LED ולעכב את חיי השירות של המנורה, מה שמאפיין גם את רוב הרכיבים האלקטרוניים.
קשיים ואמצעי נגד של תאורת LED בסביבה קרה
למרות שללד עצמו יש יותר יתרונות בתנאי קור, אי אפשר להתעלם מכך בנוסף למקורות האור. מנורות LED קשורות קשר הדוק לכוח נהיגה, חומרי גוף מנורה ומזג אוויר ערפילי, אולטרה סגול חזק ומזג אוויר מקיף אחר בסביבות קרות. גורמים הביאו אתגרים וצרות חדשים ליישום מקור האור החדש הזה. רק על ידי הבהרת אילוצים אלו ומציאת פתרונות תואמים, נוכל לתת משחק מלא ליתרונות של מקורות אור LED ולהאיר בסביבה הקרה.
1. בעיית הפעלה בטמפרטורה נמוכה של הפעלת ספק כוח
כל מי שעוסק בפיתוח ספק כוח יודע שהתנעה בטמפרטורה נמוכה של ספק הכוח היא בעיה. הסיבה העיקרית היא שרוב פתרונות הכוח הבוגרים הקיימים אינם ניתנים להפרדה מהיישום הנרחב של קבלים אלקטרוליטיים. עם זאת, בסביבה של טמפרטורה נמוכה מתחת ל-25 מעלות צלזיוס, הפעילות האלקטרוליטית של הקבל האלקטרוליטי מופחתת באופן משמעותי, וקיבולת הקיבול מוחלשת מאוד, מה שגורם לתקלה במעגל. כדי לפתור בעיה זו, קיימים כיום שני פתרונות: האחד הוא שימוש בקבלים איכותיים עם טווח טמפרטורות עבודה רחב יותר, מה שכמובן יעלה עלויות. השני הוא תכנון המעגל באמצעות קבלים אלקטרוליטיים, כולל קבלים למינציה קרמיים, ואפילו תוכניות הנעה אחרות כגון הנעה ליניארית.
בנוסף, בסביבה של טמפרטורה נמוכה, ביצועי המתח העומדים של מכשירים אלקטרוניים רגילים יפחתו גם הם, מה שישפיע לרעה על האמינות הכוללת של המעגל, הדורשת תשומת לב מיוחדת.
2. אמינות של חומרים פלסטיים תחת השפעה בטמפרטורה גבוהה ונמוכה
על פי ניסויים שנערכו על ידי חוקרים בכמה מכוני מחקר בבית ובחו"ל, לחומרי פלסטיק וגומי רגילים רבים יש קשיחות ירודה ושבירות מוגברת בטמפרטורות נמוכות מתחת ל-15 מעלות צלזיוס. למוצרי LED חיצוניים, חומרים שקופים, עדשות אופטיות, אטמים ועוד כמה חלקים מבניים עשויים להשתמש בחומרים פלסטיים, ולכן יש לשקול היטב את התכונות המכניות בטמפרטורה נמוכה של חומרים אלה, במיוחד את הרכיבים הנושאים את העומס, כדי להימנע מנורות בתחת הסביבה בטמפרטורה נמוכה, הוא יקרע לאחר שנפגע מרוח חזקה ו התנגשות מקרית.
בנוסף, גופי תאורה לד משתמשים לרוב בשילוב של חלקי פלסטיק ומתכת. מכיוון שמקדמי ההתפשטות של חומרים פלסטיים וחומרי מתכת שונים מאוד בהפרשי טמפרטורה גדולים, למשל, מקדמי ההתפשטות של אלומיניום מתכת וחומרי פלסטי הנפוצים במנורות שונים בערך פי 5, מה שעלול לגרום לחומרים פלסטיים להיסדק או לפער בין השניים. אם הוא גדל, מבנה האיטום העמיד למים יבוטל בסופו של דבר, מה שיגרום לבעיות במוצר.
באזור האלפיני, מאוקטובר עד אפריל של השנה שלאחר מכן, זה עשוי להיות בעונת השלג והקרח. הטמפרטורה של מנורת ה-LED עשויה להיות נמוכה מ-20 מעלות צלזיוס סמוך לערב לפני הדלקת המנורה בערב, ולאחר מכן לאחר הפעלת החשמל בלילה, הטמפרטורה של גוף המנורה עשויה לעלות ל-30 ℃ ～ 40 ℃ עקב חימום המנורה. חווה הלם מחזור בטמפרטורה גבוהה ונמוכה. בסביבה זו, אם העיצוב המבני של גוף התאורה ובעיית התאמת החומרים השונים אינם מטופלים היטב, קל לגרום לבעיות של סדקי חומר וכשל עמיד למים שהוזכרו לעיל.