Рабочая температура окружающей среды

Показатели температурной надёжности светодиодных светильников

Осторожно! Сделано в Китае

Прежде всего, следует отдать должное огромному разнообразию, отличному дизайну, простоте, продуманности и низкой цене изделий промышленности Поднебесной. Большой ассортимент созданных в Китае промышленных светодиодных светильников теперь доступен на рынке СНГ. Кроме того, предлагается немало светильников местной сборки, но созданных из китайских «конструкторов». Практически вся эта продукция определяется поставщиками как крайне надежная, работающая в самых сложных климатических условиях, в широком диапазоне питающих напряжений и, зачастую, почти в астрономическом диапазоне температур.

Закономерен вопрос, насколько можно доверять заявленным характеристикам и получит ли предприятие, использующее такие светильники, ожидаемую экономию?

В нашей компании была проведена большая работа по разработке, изготовлению и испытаниям светильников с модульными светодиодами COB (Chip on Board – кристалл на подложке, читается КОБ). Основная задача при этом – определение температурных режимов, обеспечивающих длительную эксплуатацию в диапазоне воздействия окружающей среды, которые установлены техническими условиями. Был разработан математический аппарат расчета радиаторов охлаждения. Температуры готовых изделий замерялись контактными и бесконтактными измерителями, в том числе тепловизором Fluke.

Сделаем небольшое отступление, чтобы пояснить значимость температурных режимов для работы осветительных светодиодов.

На модели десятиваттного светодиодного модуля белого света (Рис. 1) показаны основные составляющие. Излучающие синий свет кристаллы размещаются на массивной, обычно медной с покрытием серебром, подложке и залиты коллоидным раствором желтого люминофора. В светильнике модуль через тонкий слой теплопроводящей пасты монтируется на радиаторе, рассеивающем тепло в окружающую среду.

Рис. 1. Модель 10-ти ваттного светодиодного модуля

Максимальная указываемая разработчиками неразрушающая температура функционирования кристаллов обычно не превышает 135-150 °C. Но такой нагрев приводит к деградации структуры полупроводников и постепенному снижению светового потока. Для сохранения большей части потока при длительной эксплуатации температура кристаллов должна быть много ниже.

Так как непосредственное измерение температуры кристаллов затруднено, принято нормировать температуру подложки, учитывая тепловое сопротивление кристалл-подложка. Перепад температур между кристаллами и подложкой меняется в зависимости от мощности модуля, режимов охлаждения и внешних условий. В среднем перепад температур составляет примерно 20 °C.

На рисунке 2 приведен график работоспособности светодиодных модулей в зависимости от рабочей температуры по данным тайваньской компании «Huey Jann Electronics Industry», специализирующейся на выпуске светодиодных модулей COB. Сохранение 70% светового потока после 50 тыс. часов эксплуатации возможно, если температура подложки составляет не более 60 °C, а температура кристаллов, соответственно, не превышает 80 °C.

Каким должен быть охладитель, обеспечивающий такой режим работы? Речь, прежде всего, о пассивных радиаторах, рассеивающих тепло за счет естественной конвекции воздуха и излучения.

На теплоотвод влияет много факторов. Большое значение имеет температура окружающей среды. Но также важны ориентация радиатора в пространстве, конфигурация, материал и свойства поверхности радиатора и многое другое. Все эти параметры будут рассмотрены в другой раз. Пока ограничимся оценкой размеров радиатора относительно температуры окружающей среды.

Рис. 2. Зависимость работоспособности светодиодных модулей от температуры

Один из часто применяемых в китайских светильниках радиаторов показан на рисунке 3. Такие охладители обычно поставляют со светодиодными модулями от 30 до 150 Вт. Высота радиатора при установке 50-ти ваттного модуля – 100 мм, площадь поверхности 3480 см 2 . Указанные размеры даются большинством изготовителей светильников и рекомендуются производителями самих радиаторов.

Рис. 3. Экструдированный алюминиевый радиатор диаметром 160 мм

Расчеты показывают, что на этом радиаторе при 50-ти ваттной нагрузке и температуре окружающей среды 40 °C в наиболее благоприятном случае температура подложки достигнет 100 °C. Светильник будет работать некоторое время, но быстрое уменьшение светового потока сведет на нет все преимущества светодиодного освещения. Обеспечить нормируемые 50 тыс. часов работы возможно только в условиях температуры окружающей среды не выше 10-15 °C. Очевидно, что такой режим эксплуатации неприемлем. Еще хуже обстоят дела с рассеиванием большей мощности, так как рекомендуются и поставляются радиаторы с меньшим соотношением площади поверхности на ватт отводимой мощности.

Светильники с большим количеством маломощных светодиодов поверхностного монтажа здесь не рассматриваются. Их применение гораздо важнее не в промышленном, а в офисном или бытовом приложении. Можно только отметить, что хотя они имеют несколько иные характеристики, проблемы теплоотвода и эксплуатации на предельных температурах присутствуют и там, и зачастую в гораздо большей степени. Справедливости ради важно отметить, что по выкладкам компании-изготовителя осветительных светодиодов «Edison», требуемые для охлаждения площади могут быть меньше, чем при использовании светодиодных модулей. К сожалению, их расчеты слишком упрощены и не приводится подтверждающая информация из практики применения.

Проблема высокой эксплуатационной температуры кристаллов светодиодов в осветительной технике не осталась незамеченной изготовителями. Предлагается довольно много иных вариантов охладителей, но практически всегда финансовая выгода преобладает над показателями надежности.

Увы, предельная экономия на материалах в изделиях китайской промышленности не обошла стороной и область промышленного освещения. У потребителя остается право критически относится к предлагаемой продукции и требовать от поставщиков обоснованные характеристики того или иного светодиодного светильника.

Наше предприятие при разработке элементов охлаждения исходило из требований технических условий, по которым максимальное значение температуры окружающей среды 40 °C не должно влиять на работоспособность и срок службы светильника.

Рассчитанные согласно этим требованиям радиаторы для 50 Вт подводимой мощности должны иметь охлаждающую поверхность около 200 дм 2 . Это почти в шесть раз больше, чем у китайских аналогов. Меньшая площадь приводит к повышению температуры кристаллов и сокращению срока службы. В частности, на одном из опытных образцов светильника со светодиодом мощностью 50 Вт фирмы «Edison», размещенном на радиаторе площадью 90 дм2, замеры температуры показали следующую картину (Рис. 4). На рисунке указана температура в градусах Цельсия. Максимальная температура кристаллов при этом замере 89,8 °C, температура подложки 60 °C, температура окружающей среды во время измерения 22 °C. И хотя этот режим можно признать допустимым, любой рост температуры окружающего воздуха или ухудшение условий конвекции могут привести к ускоренному снижению светового потока.

Рис. 4. Изображение светодиода 50 Вт, сделанное тепловизором Fluke

Размер площади охлаждения 90 дм 2 был выбран на основании рекомендаций по применению тайваньской компании «Edison Opto Corporation». Для модулей 50 Вт компания предлагает использовать охладитель площадью 70-73 дм 2 .

Таким образом, следует очень внимательно относиться к импортной светодиодной осветительной технике с точки зрения заявляемых параметров долговечности и условий функционирования, если от нее ожидается существенная экономия ресурсов, как в плане уменьшения энергопотребления, так и в плане длительного срока эксплуатации.

Источник: www.elec.ru

Таблица. Стандарты климатических исполнений по ГОСТ. Маркировка и обозначение климатических исполнений ГОСТ15150-69.

Таблица. Стандарты климатических исполнений по ГОСТ. Маркировка и обозначение климатических исполнений ГОСТ15150-69.

ГОСТ 15150-69 распространяется на все виды машин, приборов и других технических изделий и устанавливает макроклиматическое районирование земного шара, исполнения, категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования изделий в части воздействия климатических факторов внешней среды. Климатическое исполнение в Центральной Антарктиде не определяются по ГОСТ 15150-69. Несколько макроклиматических районов могут быть объединены в группу макроклиматических районов (например категория климатического исполнения УХЛ, Т).

Типы климатических исполнений, обозначение:

• У — умеренный климат (+40/-45 о С);
• ХЛ — холодный климат (+40/-60 о С);
• УХЛ — умеренный и холодный климат (+40/-60 о С);
• Т — тропический климат (+40/+1 о С);
• М — морской умеренно-холодный климат (+40/-40 о С);
• О — общеклиматическое исполнение (кроме морского) (+50/-60 о С);
• ОМ — общеклиматическое морское исполнение (+45/-40 о С);
• В — все климатические исполнения (+50/-60 о С).

Пример обозначения: Затвор поворотный ЗП 200-16 УХЛ 1. Здесь имеется ввиду, что затвор поворотный условным диаметром 200 мм, рабочим давлением 16 бар может использоваться при умеренно-холодном климате при температуре до минус 60 о С на открытом воздухе.

Цифра после букв означает категорию размещения:

• 1 — открытый воздух;
• 2 — то же что и 1 только без попадания прямых солнечных лучей и без осадков;
• 3 — в закрытом помещении без регулирования климатических условий;
• 4 — в закрытом помещении с вентиляцией и отоплением;
• 5 — в помещениях с высокой влажностью, без искусственного регулирования климатических условий.

Общие положения ГОСТ 15150-69

1. ГОСТ 15150-69 должен применяться при проектировании и изготовлении изделий в соответствии с климатическими исполнениями отраженными в нем. В частности, он должен применяться при составлении технических заданий на разработку или модернизацию изделий, а также при разработке государственных стандартов и технических условий, устанавливающих требования в части воздействия климатических факторов внешней среды для группы изделий, а при отсутствии указанных групповых документов – для отдельных видов изделий. Все изделия должен производиться в соответствии с климатическими исполнениями по ГОСТ 15150-69
2. Изделия должны сохранять свои параметры в пределах норм, установленных техническими заданиями, стандартами или техническими условиями в течение сроков службы и сроков сохраняемости, указанных в технических заданиях, стандартах или технических условиях, после и (или) в процессе воздействия климатических факторов, значения которых установлены настоящим стандартом т.е. должны соответствовать климатическим исполнениям в соответствии с ГОСТ 15150-69.
3. Изделия предназначаются для эксплуатации, хранения и транспортирования в диапазоне от верхнего до нижнего значения этих климатических исполнений, при этом дополнительно к диапазонам климатических факторов, в пределах которых при эксплуатации обеспечивается работоспособность изделий, могут быть установлены один или несколько более узких диапазонов климатических факторов, в пределах которых обеспечивается более узкий диапазон отклонений параметров (например, более высокая точность регулирования или измерений), т.е. климатическое исполнения должно соответствовать категории по ГОСТ 15150-69.
4. Для конкретных типов или групп изделий виды воздействующих климатических факторов влияющих на климатическое исполнение по ГОСТ и их номинальные значения устанавливают в зависимости от условий эксплуатации изделий в соответствующих технических заданиях, стандартах и технических условиях. При наличии документов, устанавливающих для групп изделий связь между значениями факторов, с указанными климатическими исполнениями по ГОСТ 15150-69 следует руководствоваться указаниями этих документов
5. Допускается эксплуатация изделий в макроклиматических районах и, отличающихся от тех, для которых предназначены изделия, если климатические факторы в период эксплуатации не выходят за пределы номинальных значений, установленных для данных изделий. Например, изделия вида климатического исполнения УХЛ4 могут в летний сухой период эксплуатироваться в условиях УХЛ2.
6. Допускается эксплуатация изделий в условиях, где значения климатических факторов выходят за пределы установленных номинальных значений, если допустимы отклонения сроков службы. При этом допустимость эксплуатации, значения климатических факторов на исполнения, допускаемые отклонения сроков службы согласовывают с поставщиком изделий.
7. В соответствии с экономической и технической целесообразностью рекомендуется изготавливать изделия пригодными для эксплуатации в нескольких районах, установленных настоящим стандартом, т.е категория климатического исполнения по гост 15150-69 должна перекрывать несколько климатических районов.
8. Изделия могут быть предназначены также для эксплуатации в нескольких макроклиматических районах; в этих случаях сочетания различных условий эксплуатации или хранения со сроками пребывания в этих условиях устанавливают в стандартах или технических условиях на изделия, климатические исполнения (категория климатического исполнения) обязательно указываются в сопроводительных документах на товар.
9. К макроклиматическому району с умеренным климатом УХЛ (категория климатического исполненияУХЛ) относятся районы, где средняя из ежегодных абсолютных максимумов температура воздуха равна или ниже плюс 40°С, а средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха равна или выше минус 45°С.
10. Допускается из макроклиматического района с умеренным климатом выделять макроклиматический подрайон с теплым умеренным подтипом макроклимата, для которого средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха равна или выше минус 25 °С.
11. К макроклиматическому району с холодным климатом ХЛ (категория климатического исполнения ХЛ) относятся районы, в которых средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха ниже минус 45°С. Район холодного климата УХЛ (категория климатического исполнения УХЛ)обозначен на карте.

По согласованию с заказчиком, допускается поставка изделий в исполнении для умеренного климата У1 в районы в пределах 50 км от юго-западной и юго-восточной границ макроклиматического района с холодным климатом на территории Российской
Федерации. Изделия, размещенные на передвижных установках, предназначенных для поставок в район побережья Охотского (севернее устья р. Уда) и Берингова морей (за исключением Камчатского полуострова), должны изготавливаться в исполнении ХЛ.

Источник: tehtab.ru

5. Требования к изделиям в части номинальных значений климатических факторов внешней среды при эксплуатации

5.1. Для изделий, предназначенных для работы в нормальных условиях, в качестве номинальных принимают значения климатических факторов внешней среды, указанные в разд. 3 (с учетом пп. 5.4; 5.6; 5.7).

(Измененная редакция, Изм. № 3).

5.2. В тех случаях, когда функциональное назначение изделия не обусловливает необходимости его работы в диапазоне нормальных значений климатических факторов, установленных для данного вида исполнения, в технических условиях на изделия указывают более узкий или широкий диапазон значений, обусловленный технической необходимостью. В частности, повышенные по сравнению с приведенными в п. 3.2 верхнее и среднее значения температуры окружающего воздуха следует принимать для изделий, специально предназначенных для эксплуатации вблизи прокатных станов или литейного оборудования, для применения в качестве встроенных элементов в комплектных электротехнических и радиоэлектронных изделиях (аппаратуре) или их блоках, а также для применения под капотом автомобилей и тракторов или в других закрытых конструкциях, где температура внутри конструкции выше, чем снаружи из-за выделения тепла соседними изделиями или из-за недостаточного рассеяния тепла, выделяемого данным изделием. Значения номинальных климатических факторов, отличные от нормальных, допускается устанавливать также для отдельных видов изделий, работающих в специфических условиях (например, для оборудования животноводческих помещений, изделий сезонного использования и т.п.).

Если для работы изделия установлен более узкий диапазон значений климатических факторов, то при хранении и (или) транспортировании в эксплуатации, например, при перерывах в работе (эксплуатации в нерабочем состоянии) изделие должно выдерживать воздействие всего диапазона нормальных значений климатических факторов, установленных для соответствующего вида климатического исполнения, что указывают в НТД на изделие.

Допускается по согласованию с заказчиком указывать более узкий диапазон значений климатических факторов в тех случаях, когда изделие по своим конструктивным и физическим параметрам не может эксплуатироваться (работать или храниться и транспортироваться при перерывах в работе) во всем диапазоне значений климатических факторов, а переработка изделия технически и экономически нецелесообразна. При этом, как правило, указывают также рекомендации о дополнительных мероприятиях, которые следует выполнять для обеспечения возможности эксплуатации изделия во всем диапазоне значений климатических факторов.

Значения номинальных климатических факторов, отличные от нормальных, устанавливают в указанных в настоящем пункте случаях только при наличии специального технического обоснования, подтвержденного измерениями значений факторов.

(Измененная редакция, Изм. № 4).

5.3. Диапазон и скорость изменения температуры, к которым должны быть устойчивы изделия, устанавливают в стандартах, технических условиях или технических заданиях на изделия, при этом для одного вида изделия требования быстрой и медленной скорости изменения температур могут быть установлены в пределах различных диапазонов температур в зависимости от особенностей эксплуатации.

(Измененная редакция, Изм. № 3).

5.4. При установлении номинальных температур для изделий в соответствии с п. 5.1 необходимо:

а) для изделий категории 1 при установлении верхних и предельных рабочих значений температуры учитывать дополнительное увеличение температуры изделия за счет нагрева солнечными лучами.

Исключение составляют изделия, конструктивные особенности или характер работы которых обеспечивают практическое отсутствие дополнительного повышения температуры тех узлов или деталей, которые влияют на долговечность и надежность изделия. Рекомендуется принимать значения дополнительных увеличений температуры изделий за счет нагрева солнечными лучами, указанные в табл. 9.

Источник: sarrz.ru

рабочая температура окружающей среды

рабочая температура окружающей среды
Естественно изменяющаяся или практически неизменная температура окружающей среды, в пределах которой обеспечивается заданный срок службы изделий в эксплуатации.
[ГОСТ Р 52230-2004]

Тематики

• автотранспортная техника

Справочник технического переводчика. – Интент . 2009-2013 .

Смотреть что такое “рабочая температура окружающей среды” в других словарях:

рабочая температура окружающей среды — 3.8 рабочая температура окружающей среды: Естественно изменяющаяся или практически неизменная температура окружающей среды, в пределах которой обеспечивается заданный срок службы изделий в эксплуатации. Источник: ГОСТ Р 52230 2004:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

рабочая температура — Температура охлаждающей жидкости или моторного масла, рекомендуемая предприятием изготовителем, при которой автомобиль может начинать движение. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

допустимая рабочая температура — 3.7 допустимая рабочая температура: Температура окружающей среды, при которой возможна работа АМП в нормальном установленном режиме Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

температура — 3.1 температура: Средняя кинетическая энергия частиц среды, обусловленная их разнонаправленным движением в среде, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. Источник: ГОСТ Р ЕН 306 2011: Теплообменники. Измерения и точность измерений… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

максимальная допустимая температура — 3.15 максимальная допустимая температура (maximum withstand temperature): Значение максимальной рабочей температуры или температуры окружающей среды, не оказывающей отрицательного влияния на теплостойкость электронагревателя и его компонентов.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 52230-2004: Электрооборудование автотракторное. Общие технические условия — Терминология ГОСТ Р 52230 2004: Электрооборудование автотракторное. Общие технические условия оригинал документа: 3.14 главная цепь: Электрическая цепь, состоящая из элементов, по которым проходит ток, отдаваемый источником во внешнюю цепь или… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

максимальная — максимальная: Максимально возможная длина ЗО, в пределах которой выполняются требования настоящего стандарта и технических условий (ТУ) на извещатели конкретных типов, Источник: ГОСТ Р 52651 2006: И … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

минимальная — минимальная: Минимально возможная длина ЗО, в пределах которой выполняются требования настоящего стандарта и ТУ на извещатели конкретных типов. Источник: ГОСТ Р 52651 2006: Извещатели охранные линей … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007: Безопасность машин. Электрооборудование машин и механизмов. Часть 1. Общие требования — Терминология ГОСТ Р МЭК 60204 1 2007: Безопасность машин. Электрооборудование машин и механизмов. Часть 1. Общие требования оригинал документа: TN систем питания Испытания по методу 1 в соответствии с 18.2.2 могут быть проведены для каждой цепи… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р МЭК 62086-1-2003: Электрооборудование взрывозащищенное. Нагреватели электрические резистивные для потенциально взрывоопасных сред. Часть 1. Общие требования и методы испытаний — Терминология ГОСТ Р МЭК 62086 1 2003: Электрооборудование взрывозащищенное. Нагреватели электрические резистивные для потенциально взрывоопасных сред. Часть 1. Общие требования и методы испытаний оригинал документа: 3.34 блок (агрегат)… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник: technical_translator_dictionary.academic.ru

ГОСТ 15150-69 Климатические исполнения.

Первая цифра кода: климатическое исполнение электрооборудования

Вторая цифра кода: категория размещения электрооборудования

С умеренным климатом.

Средняя из ежегодных абсолютных максимумов температура воздуха равна или ниже +40 градусов С, средняя из ежегодных абсолютных минимумом температура выше -45 градусов С.

Диапазон рабочих температур при эксплуатации -45…+40 С.

Для работы на открытом воздухе .

С холодным климатом .

Средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура ниже -45*С.

Диапазон рабочих температур при эксплуатации -60…+40*С

С умеренным и холодным климатом.

Диапазон рабочих температур при эксплуатации -60…+40*С

Для работы в помещениях , где колебания влажности воздуха не очень отличаются от колебаний на открытом воздухе, например: в палатках, прицепах, металлических помещениях без теплоизоляции , а также в кожухах комплектных устройств категории 1 или под навесом (отсутствует прямое действие солнечной радиации и атмосферных осадков на изделие).

С влажным тропическим климатом.

Сочетание температуры, равной или выше 80% наблюдается 12 и более часов в сутки за непрерывный период более 2 месяцев (концентрация хлоридов – менее 0,3мг/м 2 хсут., сернистого газа – 20-250 мг/м 2 хсут.). Диапазон рабочих температур при эксплуатации +1…+40*С.

Для работы в закрытых помещениях с природной вентиляцией, без искусственного регулирования климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха, а также действие песка и пыли значительно меньше, чем снаружи, например: в металлических с теплоизоляцией, каменных, бетонных, деревянных помещениях (значительное уменьшение действия солнечной радиации, ветра, атмосферных осадков, отсутствие росы).

С сухим тропическим климатом.

Средняя из ежегодных абсолютных максимумов температура воздуха выше …-40*С (концентрация хлоридов – не менее 0,3мг/м 2 хсут., сернистого газа -20-250 мг/м 2 хсут.).

Диапазон рабочих температур при эксплуатации – 10…+45*С .

Для работы в помещениях с искусственно регулируемым микроклиматом , например: в закрытых обогреваемых и вентилируемых производственных и других, в том числе подземных, помещениях с хорошей вентиляцией (отсутствие прямого действия атмосферных осадков, ветра, а также песка и пыли внешнего воздуха).

Для макроклиматических районов на суше, кроме района с очень холодным климатом (концентрация хлоридов – 0,3мг/м 2 хсут., сернистого газа – 20-250мг/м 2 хсут).

Диапазон рабочих температур при эксплуатации -60…+45*С .

Для работы в помещениях с повышенной влажностью .

Для макроклиматических районов на суше и на море, кроме района с очень холодным климатом концентрация хлоридов – 0,3- 300мг/м 2 хсут., сернистого газа – не более 250мг/м 2 хсут.).

Диапазон рабочих температур при эксплуатации -60…+50*С.

Источник: tdmegaprom.ru