LEDスタジアムライト|プロスポーツ投光照明システム

スタジアムで使用される LED ライトとは何ですか?

LED スタジアム ライトは、スポーツの競技エリアに長距離にわたって光を分配するように設計された高出力の投光照明器具です。 LED スタジアム ライトはスポーツ ピッチ照明としても知られています。 スタジアムの運動場の周囲に適切な高さに設置され、選手や観客、さらにはテレビ放送の視認性に優れた光環境を作り出す指向性照明器具です。 スタジアムは、スポーツ、コンサート、その他のショーなど、さまざまなイベントを開催できる巨大な競技場です。 それは、行われている試合の様子を観客に提供することを目的とした傾斜した座席の層によって部分的または全体的に囲まれた競技場で構成されています。

スタジアムは、広大なエリアをカバーし、多くの人々を迎える広大で壮観な建物です。 エキサイティングで楽しいイベントの場所として機能し、大勢の観客を収容できることで知られています。 スポーツ照明システムは、夜の最も暗い時間帯であっても自然光をシミュレートすることで、会場をより長く営業し続けることができます。 彼らは、プレーヤーにとって最適な視覚条件を作成し、スリリングなファン体験のための魅力的な設定を開発し、ゲームのスペクタクル、エキサイティングな瞬間、ダイナミクスを捉えるために HDTV 送信、デジタル写真、スローモーション録画を可能にするという課題に取り組んでいます。

照明の原理

多くのイベントは暗くなってから開催されるため、照明はスタジアム建築の重要な要素です。 投光照明を適切な方法で利用することが、スタジアム照明の主な焦点です。 ダウンライト システムを設置するための利用可能な頭上構造物がない大規模な会場の場合、唯一の人工光源は投光照明です。投光照明はフィールドの周囲の高い位置にあり、競技エリアの最も遠いところに面しています。 これらの照明器具は、競技場を定量的および質的に適切に照らすために、制御された光線を競技場に投影できる必要があります。

スタジアム内では、さまざまな種類のスポーツ イベントが定期的に開催されます。 これらのアリーナで行われる最も人気のあるゲームは、クリケット、野球、サッカー、フットボールなどの空中で行われるゲームです。 これらのスポーツには広大な競技場が必要とされるため、照明の点で大きな困難が生じます。 サッカー場の幅は 59 ～ 69 メートル、長さは 100 ～ 110 メートルです。 アメリカンフットボールに使用されるフィールドの寸法は、長さ 91.80 メートル、幅 48.75 メートルです。 野球場を設置するには約 3 エーカーの土地が必要です。 楕円形または円形のクリケット競技場の直径は、最も広い部分で 90 メートルから 150 メートルの範囲にあります。

スタジアムはさまざまなスポーツやイベントの開催に頻繁に利用されるため、関連するすべてのスポーツのさまざまなニーズに対応できる照明が必要です。 スポーツ照明システムは会場と組み合わせて構築するだけでなく、各スポーツに関連する特定の要件と組み合わせて構築する必要もあります。

過去 10 年間にわたって、スポーツ照明システムにおける LED テクノロジーの使用に向けて大きな変化が見られました。 この変化は、以前の照明技術の費用と環境への影響に関する懸念の高まりに応えて起こりました。 エネルギー経済に対するますます厳しくなる基準は、新技術によってもたらされる魅力的な利点と相まって、LED 照明への大規模な移行の原動力となってきました。

LED に順方向バイアスがかかると、pn 接合半導体デバイスの活性領域で電子と正孔の放射再結合が発生します。 これにより、LED から光が放射されます。 このメカニズムにより、可視光の生成において高い量子効率が得られ、光源に他の多くの重要な利点がもたらされます。 これらの利点には、光源のサイズが小さい、寿命が長い、瞬時にオン/オフできる機能、事実上無制限のスイッチング サイクル、全範囲の調光機能、スペクトル調整機能、およびソリッド ステートの耐久性が含まれます。 蛍光体変換に基づく白色 LED の発光効率は、以前の照明技術よりも大きくリードしていますが、この分野にはまだ改善の余地がたくさんあります。

LED 技術は、光源効率、光伝達効率、スペクトル効率、強度効率などのすべての LAE パラメータの包括的な最適化を可能にすることで、潜在的なエネルギー節約の可能性という全く新しい世界への道を切り開きます。 LED 照明製品が提供する卓越した投資収益率 (ROI) に貢献するもう 1 つの重要な要素は、少なくとも 50,000 時間、またはそれ以上の期間、いかなるメンテナンスも必要とせずに機能する能力です。

LED 照明は、高ワット数のスポーツ照明用途に大きな関連性を持つ比類のない経済性を提供するだけでなく、この技術は古い技術に課せられている質的制限を超えて進歩する機会も提供します。 LED 照明は、HID 照明によって引き起こされる不均一な照明という根本的な問題に対する効果的な解決策を提供します。 HID 投光器と比較すると、個別の LED のグループを備えた面発光デバイスを製造できることと、精密に製造されたパッケージレベルの光学制御を利用することにより、均一性が 2 倍以上向上します。

ソリッドステート照明の固有のスペクトル調整機能により、優れた演色性を備えた光の伝送が可能になり、プレーヤーのパフォーマンスや TV 放送の美しさをさらに高めます。 これは、視聴者の視覚体験と放送の品質の両方にとって有利です。

LED の動作に伴う複雑さの管理

LED スタジアム ライトは、最大 2000 ワットの電力を消費し、パッケージで数万から数十万ルーメンの驚くべき高出力を生み出す非常に強力な照明システムです。 近年、LED スタジアム照明の人気が高まっています。 これらの高出力 LED フラッド ライトは、熱、電気、光学、機械などのさまざまな領域にわたる高レベルの統合を必要とする多次元エンジニアリングの成果です。

LED は、電力、温度、湿度、その他のパラメータが特定の範囲内に制御された環境で機能することを目的とした、非常に複雑かつ高度な半導体デバイスです。 LED は、この種の環境でのみ適切に機能します。 したがって、半導体エミッタの光電子（光束と効率）、電気（電流、電圧、電力）、および熱（接合温度）特性の密接な相互依存によってもたらされる集積化の課題に対処するには、総合的なアプローチが必要です。システム開発が必要となります。

高出力 LED システムを屋外で使用すると、個々の LED だけでなくシステムの他のコンポーネントも環境および動作上の重大なレベルの負担にさらされる可能性があります。 LED スタジアム照明が一定時間、厳しい動作条件下で必要なタスクを実行するには、内部および外部変数によって引き起こされる LED のすべての故障メカニズムを認識し、対処する必要があります。 LED 技術の進歩により、LED スタジアム照明の機能と外観の両方の設計の選択肢が無限に広がったにもかかわらず、システム統合の基本は変わっていません。

非常に効果的な LED フラッド ライトは、LED、ドライバーおよび制御回路、熱管理システム、光学系、その他のコンポーネントを意図的かつインテリジェントな方法で組み込んだ高度に開発されたシステムです。 照明器具またはモジュール レベルのいずれかが、LED、光学系、およびヒートシンクの間で行われる物理的統合の実際の実装を担当します。 照明器具レベルの統合により、単一の光学アセンブリから光を生成する製品が生産されます。 一方、モジュール設計では、スケーラブルで超高出力を生成できるシステムが作成され、計算された数の内蔵型光エンジンによって構成されます。

LED ドライバは、LED 熱負荷による回路コンポーネントへのストレスや劣化を避けるために、LED ライト エンジンから物理的に分離されるか、熱的に分離されます。 これは、LED ドライバーを LED ライト エンジンから物理的に分離することで実現できます。

高出力 LED システムによって発生する可能性のある熱負荷は非常に高くなる可能性があります。 その結果、熱伝達経路はこの負荷に対応できる寸法にする必要があります。 この目的を達成するには、ジャンクションから空気に至る経路に沿ったすべてのコンポーネントの熱抵抗を可能な限り低減する必要があります。 相互接続としても知られるはんだ接合は、LED 照明器具の熱管理ソリューションの重要なコンポーネントです。 このコンポーネントは、ヒートシンク、サーマル インターフェイス マテリアル (TIM)、およびメタルコア プリント基板 (MCPCB) とともに、システムの残りの部分を構成します。 LED パッケージと MCPCB の間に信頼性の高いはんだ接合を構築することは、2 つのコンポーネント間の熱の伝達に非常に必要であるだけでなく、照明システム全体の耐久性にとっても非常に重要です。 はんだ接合には、クリープや振動に対して優れた耐性を備えた堅牢な冶金的接合を提供する必要があります。 はんだ接合部のクリープ耐性が高いと、屋外スポーツ照明システムでよく見られる熱サイクルの結果として生じる歪みエネルギーの蓄積量を減らすことができます。 電気絶縁は、片面の誘電体層、もう片面の銅層、中央のアルミニウム プレートで構成される多層銅およびアルミニウム プリント基板 (MCPCB) によって提供されます。 この設計により、LED とヒートシンクの間に良好な熱経路が確保されます。 サーマル インターフェイス マテリアル (TIM) は、MCPCB とヒート シンクの間のインターフェイスに閉じ込められる空気の量を減らすためにあります。

ヒートシンクは 2 つの機能を実行します。1 つは、LED から発せられる熱を吸収することで熱貯蔵器として機能し、次にその熱を対流と放射によって周囲の空気に放出することでヒート スプレッダーの役割を果たします。 ダイカスト、冷間鍛造、または押出成形がこのコンポーネントの作成に使用される 3 つの主要な製造方法であり、通常はハウジングとともに単一ユニットとして販売されます。 多くの場合、ヒートシンク設計の形状は、対流表面積の量と熱伝達係数を最大化することを目的としています。 ヒートシンクの設計を制限する物理的制約がある場合、ヒートパイプを使用して熱放散を促進できます。

電流レギュレーションの流れを制御する

アプリケーションの LED ドライバーは、システムの動作、効率、寿命に影響を与える重要なサブシステムです。 これは電源の機能を実行し、ラインからの電力 (交流、つまり AC) を LED 負荷に適合する直流、つまり DC に変換します。 これに加えて、過電流、短絡、過剰な電圧、過剰な温度、その他のストレスなどの障害状況に対する保護も提供します。 屋外アプリケーションで使用する LED ドライバーを設計する場合、LED だけでなく敏感な回路やコンポーネントも十分に保護されるように、ライン過渡保護をドライバー回路の設計に組み込む必要があります。

通常、LED ドライバーには、調光機能、定光出力 (CLO)、色の混合、および/または占有制御や昼光収集のための環境センサーとの相互運用性を提供する制御回路が含まれています。 固定出力デバイスからインテリジェントでプログラム可能な照明へのスポーツ照明の進化は、LED ドライバーに制御回路を組み込むことによって促進されます。

外部デバイスから制御回路に送信される通信により、ユーザーが希望する動作モードを設定できます。 この特定のカテゴリのドライバは、アナログまたはデジタル インターフェースを備えており、0-10VDC、DALI、DMX、Bluetooth、ZigBee、Z-Wave、またはWi-Fi。

高出力照明システムに組み込まれる LED ドライバーは、多くの場合 2 段階ドライバーとして設計されており、それぞれのドライバーが DC-DC コンバーター段階とは独立してアクティブ力率補正 (PFC) を実装します。 このタイプのドライバーはブリッジドライバーとして知られています。 高いスイッチング周波数で動作するスイッチング レギュレータは、アクティブ PFC を提供します。 これは、高調波電流を抑制しながら、広い入力電圧範囲にわたって高い力率を維持するために行われます。 シングルステージの従来のドライバと比較すると、2 ステージ LED ドライバには多くの利点があります。 これらは、線間電圧の大幅な変動にもかかわらず適切に機能することができ、広範囲にわたる制御変数を使用して制御できます。 2 段ドライバには、高電力レベルで動作するシステムの電力変換効率に対する厳しい要件に対応できる回路アーキテクチャがあります。 この構造は、サージ発生時にパワーMOSFETにかかる過電圧の低減にも貢献します。

ちらつきのない照明のニーズを満たす 2 ステージ システムの機能は、スポーツ照明アプリケーションで使用することで実現される可能性がある重要な利点です。 LED は出力電流のリップルによってちらつくことがありますが、これは 2 段ドライバー回路によってうまく除去できます。 スポーツ照明のちらつきには 2 つの影響があります。 最初の問題は、高速で移動するプレイ ターゲットの速度に対するプレーヤーの視覚認識が変更される可能性があり、それがプレーヤーの視覚パフォーマンスに影響を与える可能性があることです。 2 番目の問題は、高速および極度のスローモーション映像に対応します。 フリッカーが存在すると、フレームごとに露出の違いが生じ、テレビ放送で実現できるスローモーションの範囲が制限される可能性があります。 より高いレベルのビデオ品質を達成するために、スローモーションに高速ビデオ カメラを使用するには、LED ドライバーのリップル値を 3% の範囲内に制限する必要がある場合があります。

LED高出力スタジアム投光器

特徴：

●環境に優しい照明
● 120W 調整可能なモジュラー設計
● 従来の照明のエネルギー消費を 50% 以上削減します。

仕様：