Kantenbeleuchtete, ultradünne LED-Flachbildschirm-Deckenleuchte

LED-Flächenleuchte|Kantenbeleuchtete, ultradünne LED-Flachbildschirm-Deckenleuchte

Ein LED-Panel ist ein flaches, voll leuchtendes Panel, das die randbeleuchtete LED-Technologie verwendet, um eine gleichmäßige, gleichmäßige und optisch komfortable direkte (nach unten gerichtete) Beleuchtung zu liefern. Funktional gesehen handelt es sich um eine Flat Panel Troffer. Troffer sind quadratische, rechteckige oder lineare Leuchten, die in die Decke eingebaut werden und das Licht nur nach unten abgeben. Sie sind Arbeitspferde in Büros, Krankenhäusern, Schulen und gewerblichen Einrichtungen, in denen Deckenleuchten die Hauptquelle für Umgebungs- und Arbeitsbeleuchtung sind. Das Ziel der Beleuchtung in diesen Räumen ist es, den Bewohnern zu ermöglichen, ihre Sehaufgaben einfach und bequem zu sehen, während wirtschaftliche und ökologische Belange berücksichtigt und architektonische Überlegungen berücksichtigt werden. Aufgrund der inhärenten Einschränkungen herkömmlicher Beleuchtungstechnologien war dies jedoch lange Zeit ein unmögliches Ziel.

Das Dilemma der direkten Beleuchtung mit konventionellem Optikdesign

Die allgemeine Beleuchtung in gewerblichen und institutionellen Räumen wird allgegenwärtig von direktstrahlenden Leuchten bereitgestellt, die 90 bis 100 Prozent Downlight liefern. Im Gegensatz zu allgemeinen diffusen und indirekten Beleuchtungssystemen sind Leuchten vom Direkttyp am effizientesten, wenn sie Licht auf eine horizontale Arbeitsfläche liefern. Oft sind sie die einzige Option für Räume mit niedrigen Deckenhöhen, die in Gebäuden mit abgehängten mechanischen Decken (dh abgehängten Decken) zu finden sind. Eine hochwertige Beleuchtung in Räumen mit vielen Aufgaben wie Büros, Klassenzimmern und Labors erfordert jedoch mehr als nur die Angabe der Beleuchtungsstärke. Ebenso wichtig ist die Minderung von Blendlicht, Schatten und anderen unerwünschten visuellen Effekten. In Innenräumen, in denen Menschen lange Zeit arbeiten oder lernen, ist die Beleuchtung ein kritisches Element des Designs, das die Produktivität der Organisation, die Aufgabenkonzentration, die Zufriedenheit mit der Umgebung und der Arbeit, soziale Interaktionen, ästhetische Wahrnehmungen und Sicherheit verbessern oder beeinträchtigen kann.

In der Vergangenheit stand die direkte Beleuchtung mit konventionell gestalteten Leuchten vor der Herausforderung, die Gleichmäßigkeit zu verbessern und unangenehme Blendung zu reduzieren. Verschiedene optische Komponenten, z. B. Reflektoren, Diffusoren, Linsen und Jalousien, wurden verwendet, um Blendung aus dem unerwünschten Blickwinkel zu kontrollieren oder eine übermäßig hohe Leuchtdichte der Emissionsschnittstelle zu reduzieren. Optische Systeme für Leuchtstofflampen auf Lampenbasis sind ziemlich sperrig und ineffizient. LEDs können beim Design von direkt beleuchteten Leuchten eine besondere Herausforderung darstellen. Aufgrund ihrer Konstruktion und ihres Betriebs sind LEDs Lichtquellen mit hoher Flussdichte, die eine konzentrierte Lichtleistung erzeugen. Selbst mit diffuser Abschirmung können diese punktförmigen Lichtquellen immer noch Hotspots mit fokussiertem Licht erzeugen, die den visuellen Reiz einer Leuchte beeinträchtigen würden. Ein hoher Diffusionsgrad beeinträchtigt die LED-Lichtübertragung aufgrund großer Streuverluste. Als solches bringt das herkömmliche optische Design der direkten Beleuchtung verschiedene Kompromisse mit sich.

Edge-lit-Technologie

Die Edge-Lit-Technologie nutzt die Lichtleitertechnologie sowie die einzigartigen Eigenschaften von LEDs. Eine Anordnung von Miniatur-LEDs wird entlang zweier oder vier Kanten einer Lichtleitplatte (LGP) platziert. Von den LEDs emittiertes Licht wird in den LGP eingekoppelt und innerhalb des Lichtleiters durch Totalreflexion (TIR) ​​über eine gewünschte Distanz transportiert. Der Lichtleiter weist Unterbrechungsstellen auf, die ein Entweichen von durch den Lichtleiter eingefangenem Licht ermöglichen. Diese Lichtauskopplungspunkte sind so verteilt, dass sie eine gleichmäßige Verteilung des austretenden Lichts hinter einem Rückstrahler unterstützen. Der Lichtleiter bricht die Strahlen in Richtung eines opalen Diffusors, der für eine Lambertsche Lichtverteilung sorgt. Die optische Kombination aus Totalreflexion, Brechung und Lambertscher Streuung ermöglicht es, das von kantenmontierten LEDs emittierte hochintensive Licht gleichmäßig zu extrahieren und über eine Emissionsfläche zu verteilen.

Mit dem Aufkommen der kantenbeleuchteten LED-Beleuchtung gab es nie einen besseren Zeitpunkt, um auf wartungsintensive Leuchtstoffröhren und auch die optisch unangenehmen direkt beleuchteten LED-Leuchten zu verzichten. Die Edge-Lit-Technologie ermöglicht es Leuchtendesignern, Oberflächenemissionsgeräte mit LED-Punktquellen zu erstellen. Eine weiche, angenehme Leuchtdichte ohne harte Schatten über die gesamte Spannweite eines Lichtpanels bietet einen beispiellosen Sehkomfort, der mit herkömmlichen Designs unmöglich ist. Kantenbeleuchtete LED-Panels erzeugen extrem gleichmäßige Lichtverteilungen, die in allgemeinen Beleuchtungsanwendungen sehr erwünscht sind. Das Seitenemissionsdesign ermöglicht eine Farbmischung innerhalb des Lichtleiters, wodurch das Problem der Farbgleichmäßigkeit behoben wird, das bei direkt beleuchteten LED-Leuchten auftreten kann, wenn es Farbabweichungen zwischen den LEDs gibt.

Bei direkt beleuchteten LED-Leuchten, die einen Diffusor verwenden, muss das LED-Modul mit einem Mindestabstand vom Diffusor platziert werden, um grelle Hotspots der LEDs zu vermeiden. Da kantenbeleuchtete Optiken keinen solchen Abstand mehr benötigen und die LEDs seitlich innerhalb der Leuchte angebracht sind, können LED-Flächenleuchten mit einer Tiefe von weniger als 10 Millimetern ultradünn ausgeführt werden. Das ultradünne Profil ermöglicht Installationen in sehr flachen Deckenkanälen.

Konstruktion

Eine kantenbeleuchtete LED-Flächenleuchte besteht aus einer mehrschichtigen optischen Baugruppe und einer Aluminiumrahmenbaugruppe. Das mehrschichtige optische System umfasst typischerweise einen unteren Diffusor, eine Lichtführungsplatte und einen weißen Reflektor. Die optische Baugruppe und eine obere Rückplatte aus Stahl, die die optische Baugruppe schützt, sind durch einen geschlitzten Aluminiumrahmen gesichert. Innerhalb des Aluminiumrahmens sind lineare LED-Module montiert, wobei die lichtemittierenden Oberflächen der LEDs dem Eintrittsende eines Lichtleiters zugewandt sind. Der Aluminiumrahmen bietet mechanischen Halt für die optische Baugruppe, beherbergt die LED-Module und schirmt die LEDs vor direkter Sicht ab und fungiert als Kühlkörper, um die Abwärme vom Halbleiterübergang der LEDs wegzuführen.

Lichtleitplatte (LGP)

Der Lichtleiter spielt eine Schlüsselrolle bei der photometrischen Leistung einer kantenbeleuchteten LED-Flächenleuchte. Es übernimmt die Aufgabe, das von den LEDs emittierte Licht einzufangen und zu transportieren und es dann in einer einheitlichen Strahlmatrix in die gewünschte Richtung zu extrahieren. Für die maximale Erfassungseffizienz von LED-Licht sollte das Lichteingangsende eines Lichtleiters mit einer Kopplungsschnittstelle konstruiert sein, die dem Strahlungsmuster und der Gehäusekonfiguration der passenden LEDs entspricht. Eine übliche Praxis besteht darin, SMD-LED-Gehäuse ohne Linsen in unmittelbarer Nähe einer polierten Kopplungsfläche auf einem LGP mit einer Dicke zu platzieren, die mindestens gleich der LES von LEDs ist. Die TIR-Effizienz des Lichtleiters wird durch den Brechungsindex des Materials und den Reflexionsgrad der Grenzfläche des Leiters bestimmt. Je höher der Brechungsindex und das Reflexionsvermögen, desto besser die TIR-Effizienz. Das wichtigste Element eines Lichtleiters ist das optische Muster von Lichtauskopplungspunkten. Die Lichtextraktion ist der Hauptfaktor für die Bestimmung der Effizienz des Lichtleiters sowie der Lichtverteilung des LED-Panels. Das optische Muster kann lasergeätzt, thermisch geprägt, spritzgegossen oder gedruckt werden. V-Schnittrillen, geätzte Punkte, gedruckte Punkte und pixelbasierte Elemente sind die üblicherweise verwendeten Lichtextraktionsmuster auf LGPs.

LGP mit LEDs, die von der Seite pumpen (Bild mit freundlicher Genehmigung von Yongtek)

LGPs werden aus optisch klaren Polymeren wie Polycarbonat (PC) oder Acryl (PMMA) hergestellt. Polycarbonat bietet im Vergleich zu Acrylharzen eine überlegene thermische Stabilität, Entzündungsbeständigkeit und Haltbarkeit. Acryl ist jedoch aufgrund seiner relativ geringen Kosten, hohen Lichtdurchlässigkeit und guten UV-Stabilität eine führende Materialwahl für LGPs. Die Nachteile von Acryl sind seine höhere Verfärbungsneigung unter den Bedingungen hoher Betriebstemperatur und hoher Wasseraufnahme. Während Acryl-LGPs je nach Betriebsumgebung eine Nutzungsdauer von 4 bis 8 Jahren haben, vergilben LGPs aus Polystyrol (PS) aufgrund der schlechten Photostabilität und thermischen Leistung des Polystyrolpolymers in zwei Jahren. Trotz ihrer hohen Wahrscheinlichkeit einer schnellen Polymerverfärbung, die buchstäblich das Ende der Lebensdauer der Leuchte ankündigt, werden PS-LGPs immer noch häufig in LED-Flächenleuchten für den Einstiegsmarkt verwendet, einfach wegen ihrer deutlich geringeren Kosten im Vergleich zu PC- und Acryl-LGPs.

Lumenwartung

LED-Flächenleuchten mit Kantenbeleuchtung verwenden LEDs verschiedener Typen mittlerer Leistung, einschließlich SMD 2835, 3014, 4014, 3528, 5630, 2016 usw die Paketplattform, sind von unterschiedlicher Qualität. PLCC-Gehäuse haben typischerweise eine hohe Anfangseffizienz, da der reflektierende Kunststoffhohlraum und die Leadframe-Plattierung eine hocheffiziente Lichtextraktion ermöglichen. PLCC-Pakete können jedoch einen schnellen Lumenverlust aufweisen, insbesondere wenn man bedenkt, dass LED-Flächenleuchten oft LEDs mittlerer oder niedriger Qualität verwenden, wie bei anderen massenproduzierten Innenbeleuchtungsprodukten. Die Verpackungsmaterialien, wie beispielsweise Polyphthalamid (PPA) oder Polycyclohexylendimethylenterephthalat (PCT) für den reflektierenden Hohlraum, den versilberten Leiterrahmen, die Leuchtstoffe und die Vergussmasse, neigen dazu, sich unter hohen thermischen und/oder Umweltbelastungen zu verschlechtern.

Der Lichtstromerhalt einer LED-Flächenleuchte hängt im Allgemeinen von drei Variablen ab: LED-Lichtstromerhalt, Wärmemanagement und Antriebsstrom. Eine lange Lichtstromerhaltung der Lichtquelle unter den LM-80-15-Testbedingungen (Gehäusetemperatur 55 Grad oder 85 Grad) ist die Voraussetzung für eine lange Lebensdauer des Systems. Verbesserte Kunststoffharze wie Epoxid-Formmasse (EMC) ermöglichen den Betrieb von Mid-Power-LEDs bei höheren Temperaturen. Das Wärmemanagement der LEDs wird durch die konduktive und konvektive Kühlleistung des Aluminiumrahmens bestimmt. Der Aluminiumrahmen sollte eine ausreichende Oberfläche haben, um sicherzustellen, dass seine Wärmeübertragungsrate die Lastrate übersteigt (bei der Wärmeenergie an der Verbindungsstelle der LEDs eingeführt wird). Der Ansteuerstrom sollte richtig verwaltet werden, um einen Wärmeaufbau als Ergebnis einer Übersteuerung der LEDs zu verhindern.

Farbstabilität

Im Vergleich zum Lumenverlust ist die Farbverschiebung bei kantenbeleuchteten LED-Flächenleuchten eher ein Problem. Thermische Degradation, Fotooxidation und andere Verschlechterungsmechanismen treten nicht nur in den Kunststoff-LED-Gehäusen auf, sondern auch in dem mehrschichtigen optischen System, das aus Polymermaterialien besteht. Daher können LED-Flächenleuchten mehr Verschlechterungsmechanismen unterliegen als andere Arten von LED-Leuchten. Lumenverlust und Farbverschiebung sind in der Regel gleichzeitige Folgen dieser Ausfallmechanismen. Während die Lumenabnahme die allmähliche Verringerung des Lichtstroms im Laufe der Zeit ist, können Farbverschiebungen zu erheblichen Verfärbungen führen, die die Lichtqualität inakzeptabel machen könnten.

Die Richtung der Farbverschiebung kann die aktiven Degradations-/Verschlechterungsmechanismen anzeigen. Eine Verschiebung in Richtung Blau kann mit einer Verfärbung des Kunststoffharzes, einem Verlust an Phosphor-Quanteneffizienz, einem Betreiben des Phosphors oberhalb des Sättigungsflussniveaus, einem Absetzen und Ausfällen des Phosphors, einer mechanischen Beschädigung wie Rissen in der Phosphor-Bindemittel-Grenzfläche zusammenhängen. Photooxidation und thermischer Abbau von Lichtleitern, Linsen und Diffusoren führen zu einer Farbverschiebung in Richtung Gelb. Eine Erhöhung der Leuchtstoffeffizienz kann auch mit einer Farbverschiebung in Richtung Gelb einhergehen. Eine Grünverschiebung ist ein Hinweis auf chemische Veränderungen im Leuchtstoff, wie z. B. die Oxidation von rotem Nitrid-Leuchtstoff, der die Emissionsintensität zu kürzeren Wellenlängen verschiebt. Rotverschiebungen haben eine gewisse Ähnlichkeit mit Grünverschiebungen, da sie spektralen Änderungen im Leuchtstoff zugeschrieben werden können, möglicherweise aufgrund thermischer Alterung des Silikon/YAG-Leuchtstoffverbundstoffs oder der Löschung einiger Leuchtstoffe.

Feuchtigkeitseintritt kann oft ein Beschleuniger für spektrale Veränderungen in LEDs sein. Die meisten LEDs verwenden Silikonbindemittel, die eine hohe Wasserdurchlässigkeit aufweisen. Wenn LED-Flächenleuchten in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit betrieben werden, kann Feuchtigkeit in die Silikon/YAG-Phosphor-Verbundstoffe eindiffundieren. Das Vorhandensein von Feuchtigkeit führt zur Oxidation des roten Nitrid-Phosphors und bewirkt, dass sich die Farbe der warmweißen LED-Emission in Richtung des grünen Spektralbereichs verschiebt. Es ist bekannt, dass Feuchtigkeitsabsorption die Hauptursache für die Delaminierung der Grenzfläche zwischen dem Chip und dem Silikon-Einkapselungsmittel ist. Der resultierende Luftspalt zwischen dem Chip und dem Leuchtstoff erfordert eine zusätzliche Abwärtskonvertierung der blauen Photonen auf längere Wellenlängen. Dies führt zu einer Farbverschiebung in Richtung Gelb.

Farbtemperatur

LED-Flächenleuchten dienen der schattenauffüllenden Allgemeinbeleuchtung, der Orientierung und der Unterstützung der Sehleistung. Die Lichtfarbe dieser Deckenleuchten legt den Grundstein für die Farbgestaltung eines Raumes. Die Farbgebung wiederum wirkt sich auf die Angenehmheit des Raumes und die subjektive Interpretation von Atmosphären aus. Eine gute Beleuchtung fördert nicht nur eine tolle Atmosphäre und schafft optisch ansprechende Umgebungen, sondern hat auch eine positive biologische Wirkung und stellt keine photobiologische Gefahr dar. Alle diese Designziele der Beleuchtung sind eng mit der ähnlichsten Farbtemperatur (CCT) des Lichts verbunden. Die Verwendung von kaltweißem Licht ist für gewerbliche, Büro-, Bildungs- und Einzelhandelsanwendungen, für die LED-Flächenleuchten konzipiert sind, durchaus gerechtfertigt. Ungebildete Verbraucher haben sich jedoch an das extrem kühle weiße Licht von Leuchtstofflampen gewöhnt. Trotz der Tatsache, dass LEDs in Bezug auf die spektrale Ausgabe sehr flexibel sind, verkaufen asiatische Hersteller aus Kosten- und Effizienzgründen weiterhin Produkte mit hoher CCT.

Menschen sollten nicht längere Zeit Licht ausgesetzt werden, dessen CCT 5300 K überschreitet. CCT ist ein hochgradiger Hinweis auf den Blaulichtgehalt. Warmweißes Licht enthält weniger blaue Wellenlängen in seinem Lichtspektrum. Kaltweißes Licht ist reich an Blauanteilen. Weißes Licht auf der kühlen Seite der CCT-Skala (6000 K bis 6500 K) stellt bei normalen Verhaltenseinschränkungen keine photobiologische Gefahr dar (Risikogruppe 1). Das bedeutet jedoch nicht, dass die Sicherheit optischer Strahlung gewährleistet ist. In der Umgebung mit übermäßig hoher Intensität und hoher CCT-Beleuchtung können einige Bevölkerungsgruppen, wie z. B. Säuglinge, die noch keine Abneigungsreaktionen entwickelt haben, dem Risiko einer Blaulichtgefahr ausgesetzt sein.

Das praktischere Problem einer hohen CCT-Beleuchtung ist die zirkadiane Störung. Die Menschen arbeiten oder lernen oft bis spät in die Nacht. Nachts und bei Dunkelheit schüttet die Zirbeldrüse Melatonin aus, das an den Stoffwechselprozessen des Körpers beteiligt ist. Kaltweißes Licht mit sehr hohem Blauanteil unterdrückt die Ausschüttung von Melatonin, stört dadurch den Tag-Nacht-Rhythmus und beeinträchtigt Stoffwechselfunktionen. Tatsächlich hat mäßig kühles weißes Licht (ca. 4100 K) einen Blauanteil, der ausreichend hoch ist, um die Unterdrückung von Melatonin aufrechtzuerhalten und tagsüber Schläfrigkeit zu reduzieren, während es die Freisetzung von Dopamin, Cortisol und Serotonin fördert, um Leistung, Vitalität und Konzentration zu verbessern.

Abstimmbare weiße Beleuchtung

Die aufkommenden Studien zu den physiologischen und psychologischen Wirkungen von Licht geben dem Design von abstimmbaren CCT-Leuchten beispiellose Impulse. Tunable-White-LED-Systeme bieten die variable Farbtemperatursteuerung von warmweißem bis kaltweißem Licht. Mit einer Tunable-White-Lösung lässt sich das Konzept des Human Centric Lighting (HCL) umsetzen, um die Gesundheit, das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit des Menschen zu unterstützen. Die dynamischen Änderungen der Lichtverhältnisse und CCTs des natürlichen Tageslichts sind in der Humanbiologie genetisch als ein System innerer Uhren registriert, das als zirkadianer Rhythmus bekannt ist. Eine Störung des circadianen Rhythmus unterbricht die biologischen Prozesse in unserem Körper und hat negative gesundheitliche Folgen. Ein stufenlos einstellbarer Farbtemperaturbereich von beispielsweise 2700 K bis 6500 K ermöglicht die Kreation von Szenen, die dabei helfen, den menschlichen circadianen Rhythmus mit dem natürlichen Tagesablauf zu synchronisieren. Tunable-White-Beleuchtung ermöglicht auch die Einstellung eines bestimmten Ambientes für verschiedene Ereignisse oder Aufgaben und damit die Schaffung psychologisch anregender Umgebungen. Tunable-White-Beleuchtung wird durch Farbmischung von LEDs unterschiedlicher CCTs erreicht. Die LEDs werden von einem Mehrkanaltreiber betrieben, der über verschiedene Protokolle gesteuert werden kann, darunter DALI, DMX oder 0-10V.

Farbwiedergabe

Die Farbwiedergabeleistung von LED-Flächenleuchten wird anhand der besonderen Anforderungen der Anwendung gegen Kosten und Effizienz abgewogen. Wie genau eine Lichtquelle die Farben eines Objekts im Vergleich zum natürlichen Licht wiedergibt, hängt von ihrer spektralen Leistungsverteilung (SPD) ab. Damit die LEDs Licht erzeugen, das Farben originalgetreu wiedergibt, muss eine große Menge der vom Halbleiterchip emittierten kurzen Wellenlängen in längere Wellenlängen herunterkonvertiert werden, um gesättigte Farben wiederzugeben. Die Wellenlängen-Abwärtswandlung wird von einem Stokes-Energieverlust begleitet, der letztendlich die Lichtausbeute beeinträchtigt. Um Strahlungsleistung ziemlich breit über das sichtbare Spektrum zu liefern, müssen mehr Konversionsleuchtstoffe verwendet werden, und dies addiert sich zu den Kosten des LED-Gehäuses.

Allgemeinbeleuchtungsprodukte weisen üblicherweise eine mittelmäßige Farbwiedergabe auf, und LED-Flächenleuchten sind da keine Ausnahme. Typisch für LED-Flächenleuchten ist ein Farbwiedergabeindex (CRI) von 80. Diese Farbwiedergabeleistung ist ausreichend für Aufgaben, die nicht farbkritisch sind. Viele Aufgaben erfordern jedoch eine hohe Farbwiedergabe der Lichtquelle. Die 80-CRI-LEDs können aufgrund fehlender oder unzureichender Wellenlängen in den gesättigten Farbzonen häufig Farbverzerrungen verursachen. Damit ein Raum angenehm aussieht und Farben natürlich erscheinen, sollten LED-Flächenleuchten mit einem CRI von 90 oder höher verwendet werden. Auch die Wiedergabeleistung gesättigter Farben (R9 bis R14), die sich nicht im allgemeinen CRI widerspiegelt, sollte den Mindestanforderungen genügen.

Farbgleichmäßigkeit

Wenn LED-Flächenleuchten in großen Mengen in einem einzigen Projekt installiert werden, sollten Farbvariationen von Leuchte zu Leuchte in das Leuchtendesign einbezogen werden. Um sicherzustellen, dass keine merklichen Farbunterschiede zwischen mehreren Leuchten auftreten, werden LEDs, die in allen in einem Raum installierten Leuchten verwendet werden, hinsichtlich ihrer Chromatizität (Farbtemperatur) und manchmal ihres Lichtstroms und ihrer Durchlassspannung klassifiziert. Eine 5 bis 7 MacAdam-Ellipse (5 - 7 SDCM) ist derzeit repräsentativ für die Farbabweichungstoleranz in allgemeinen Beleuchtungsanwendungen.

Blendschutz

Da LED-Flächenleuchten eine große Abstrahlfläche haben, ist die Leuchtdichte bei allen Betrachtungswinkeln nahe der Horizontalen so hoch wie bei direktem Blick auf die leuchtende Fläche. In einem großen Büro führt dies zu unangenehmer Blendung sowie möglichen Reflexionen auf spiegelnden VDT-Bildschirmen. Um dieses Problem anzugehen, wird dem mehrschichtigen optischen System ein mikroprismatischer Diffusor hinzugefügt. Der mikroprismatische Diffusor weist geometrische Strukturen wie Pyramiden, Sechsecke und dreieckige Rippen auf. Prismatische Konfigurationen ermöglichen es, Blendlicht aus dem Sichtfeld bei höheren Winkeln abzuschirmen. Wenn hoher visueller Komfort von größter Bedeutung ist, werden LED-Flächenleuchten so konstruiert, dass sie eine Unified Glare Rating (UGR) von 19 oder weniger liefern.

UGR < 19 LED-Flächenleuchte (Mikroprismatischer Diffusor)
Bild mit freundlicher Genehmigung von Powersave Solutions Italia

LED-Treiber

LED-Flächenleuchten werden von einem Remote-Treiber mit Strom versorgt, der über ein Schaltnetzteil (SMPS) einen konstanten Stromausgang liefert. In einer typischen Treiberkonfiguration wandelt ein Brückengleichrichter den eingehenden Wechselstrom in Gleichstrom um. Der Rest des Wechselstromeingangs, der am Ausgang als Schwankung oder Welligkeit erscheint, wird durch einen Kondensator geglättet. Am Ausgang des Brückengleichrichters befindet sich eine aktive Leistungsfaktorkorrekturschaltung (PFC), um Phasenfehler zu korrigieren und Oberschwingungen zu reduzieren. Ein Schaltregler sorgt mit einer Topologie wie Buck, Boost, Buck-Boost, Flyback oder SEPIC für eine strenge Regelung und Steuerung des Stromausgangs, der an die LED-Last geliefert wird. Die Schaltregelung erzeugt elektromagnetische Interferenz (EMI), die durch zusätzliche Schaltungen und ein sorgfältiges Leiterplattendesign unterdrückt werden muss.

SMPS-Treiber sind entweder als kostengünstige einstufige Systeme oder als hochmoderne zweistufige Systeme konzipiert. Einstufige Treiber vereinen die Funktion von PFC und DC-DC-Wandler in einem Schaltkreis. Zweistufige Treiber enthalten zwei separate Schaltungen für die AC-DC/PFC- bzw. DC-DC-Regelung. Einstufige Schaltungen sind einfach, leiden jedoch normalerweise unter der großen Stromwelligkeit. Das zweistufige Design wird durch hohe Komponentenzahlen, Schaltungskomplexität und Herstellungskosten herausgefordert. Treiber dieses Typs sind jedoch in der Lage, an ihre Last eine genau geregelte Gleichspannung mit sehr kleinen Welligkeiten zu liefern und größere Schwankungen in der eingehenden Wechselspannung zu handhaben.

Das kontinuierliche Dimmen von LED-Flächenleuchten wird typischerweise durch Dimmen mit konstanter Stromreduzierung (CCR) erreicht, das auch als analoges Dimmen bekannt ist. Das CCR-Verfahren passt die Lichtleistung an, indem der den LEDs zugeführte Treiberstrom variiert wird. Die Dimmerschaltung wird oft über das 0-10V-Protokoll gesteuert. 0-10V-gesteuerte Treiber bieten im Allgemeinen ein sanftes Dimmen bis zu 10 %. Für Anwendungen, die eine konsistente CCT über den gesamten Dimmbereich erfordern, ist die Pulsweitenmodulation (PWM) ein praktikabler Ansatz. PWM-Treiber liefern digitale Impulse unterschiedlicher Breite zum Dimmen der LEDs.

Flackern

LED-Treiber müssen so ausgelegt sein, dass sie nicht nur mit hoher Effizienz arbeiten, sondern auch minimale Welligkeiten im Ausgangsstrom erzeugen, der der LED-Last zugeführt wird. Restwelligkeit ist die Ursache für Lichtflimmern bei einer Frequenz, die doppelt so hoch ist wie die Netzfrequenz (z. B. 120 Hz oder 100 Hz). Eine längere Exposition gegenüber Flimmern belastet das menschliche Auge, verringert die Leistung bei Sehaufgaben und löst bei manchen Bevölkerungsgruppen sogar Symptome wie Kopfschmerzen, Migräne und epileptische Anfälle aus. Eine große Stromwelligkeit tritt normalerweise in Ausgängen auf, die von kostengünstigen einstufigen Treibern erzeugt werden, aufgrund der unvollständigen Unterdrückung der alternierenden Wellenform nach der Gleichrichtung. Trotz der Tatsache, dass die Kosten oft die Lichtqualität überwiegen, sollte Lichtflimmern streng kontrolliert werden, insbesondere wenn man bedenkt, dass LED-Flächenleuchten eine größere Emissionsfläche haben, die sich oft im Sichtfeld befindet. Für eine gleichmäßige Lichtausgabe sollte der Stromwelligkeitswert auf ein Minimum reduziert werden (weniger als ±10 Prozent). Wenn die Leuchte mit einer Frequenz von 120 Hz betrieben wird, sollte der prozentuale Flicker (Flickermodulation) weniger als 10 Prozent und vorzugsweise weniger als 4 Prozent betragen.

Größe und Installation

Die meisten kantenbeleuchteten LED-Flächenleuchten, die für den Einbau in abgehängte Decken ausgelegt sind, haben eine Nenngröße von 2' x 2' oder 600 x 600 mm. 2' x 4' oder 600 x 1200 mm ist eine weitere häufig angebotene Größe. Die tatsächliche Leuchtengröße ist etwas kleiner. LED-Flächenleuchten werden mit Montageoptionen für die Integration in T-Raster-Deckensysteme oder für den Einbau in Trockenbauwände oder Putz mit Zubehör-Flansch-Kits geliefert. Diese Low-Profile-Leuchten können auch mit Zubehörrahmen-Kits oberflächenmontiert oder mit Flugzeugkabelhalterungen aufgehängt werden.

Wir sind ein professioneller Hersteller von LED-Flächenleuchten. Bei weiteren Fragen wenden Sie sich bitte an uns.

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