Was ist die maximale Betriebstemperatur für industrielle LED-Beleuchtung?

Die maximale Betriebstemperatur für industrielle LED-Beleuchtung liegt bei den meisten Standard-Leuchten zwischen -20°C und +50°C Umgebungstemperatur. In der Schwerindustrie kommt man jedoch mit Umgebungsbedingungen in den Bereich jenseits dieser Werte. Speziell entwickelte Hochtemperatur-Leuchten können bei Umgebungstemperaturen bis +120°C arbeiten, und einige klimatisierten Ausführungen halten sogar Temperaturen von bis zu -45°C aus.

Welche Temperaturgrenze möglich ist, hängt stark von dem Design des Leuchtmittels, den verwendeten Komponenten und der Art und Weise ab, wie Wärme abgeführt wird. Die unten aufgeführten Fragen helfen Ihnen zu verstehen, wie Temperatur die Funktion von LED-Beleuchtung beeinflusst und wie Sie die richtige Wahl für Ihre Situation treffen können.

Bis zu welcher Temperatur können industrielle LED-Leuchten arbeiten?

Standardmäßige Industrie-LED-Leuchten sind für eine Umgebungstemperatur von -20°C bis +50°C ausgelegt. Speziell entwickelte Hochtemperatur-Leuchten gehen noch weiter: Je nach Design und Kühlung können sie zuverlässig bei Umgebungstemperaturen bis +120°C funktionieren. Für kalte Umgebungen wie Klimakammern gibt es Leuchten, die bei Temperaturen ab -45°C funktionieren.

Der von einem Hersteller angegebene Temperaturbereich gilt für die Umgebung um das Leuchten. Das unterscheidet sich von der Temperatur der LED-Chip selbst, die intern immer höher liegt. Wie gut ein Leuchten Wärme abführt, bestimmt maßgeblich, wie nah es bei seiner maximalen Grenze arbeiten kann, ohne auf Lebensdauer oder Lichtleistung zu verzichten.

Für die meisten industriellen Anwendungen reicht ein Temperaturbereich von +50°C aus. Denk hierbei an Produktionshallen, Lagerhallen oder Außenbereiche. In Branchen wie der Stahlindustrie, der Petrochemie oder der Papierindustrie sind die Bedingungen jedoch strukturell härter. Hier sind armaturen erforderlich, die speziell für extreme Temperaturen ausgelegt sind, einschließlich thermischer Isolation und robusten Kühlkörpern.

Was passiert bei LED-Beleuchtung bei zu hohen Temperaturen?

Wenn eine LED-Leuchte strukturell über ihre maximale Betriebstemperatur arbeitet, tritt eine beschleunigte Alterung auf. Die Lichtleistung nimmt ab, die Farbwiedergabe verschlechtert sich und die Lebensdauer verkürzt sich erheblich. In extremeren Fällen kann Überhitzung zu einer unmittelbaren Ausfall des Controllers oder der LED-Module führen.

LED-Beleuchtung ist empfindlicher gegenüber Hitze als viele Menschen denken. Die LED-Chip selbst produziert während des Betriebs Wärme, und wenn die Umgebungstemperatur bereits hoch ist, kann die interne Temperatur des Leuchtmittels schnell ansteigen. Hersteller geben eine sogenannte Tj-Werte an: die maximale Anschlusstemperatur der LED. Wird diese Grenze strukturell überschritten, verläuft der Abbauprozess viel schneller als normal.

In der Praxis sieht man dies in Form von:

Bezeichnender Lichtverlust innerhalb kurzer Zeit nach der Installation
Farbschwankung, bei der das Licht gelber oder ungleichmäßiger wird
Frequente Störungen oder Ausfall des Drivers
Kurze Garantiefristen, die nicht eingehalten werden
Höhere Wartungs- und Ersatzkosten im Laufe der Zeit

Kurz gesagt: Ein Leuchten, das außerhalb seines Temperaturbereichs funktioniert, kostet langfristig mehr als eine von Anfang an korrekter dimensionierte Lösung.

Was ist der Unterschied zwischen Umgebungstemperatur und Strahlungstemperatur?

Die Umgebungstemperatur ist die Lufttemperatur rund um das Leuchtelement. Die Strahlungstemperatur bezieht sich auf die Wärme, die über Infrarotstrahlung auf das Leuchtelement fällt, beispielsweise aus heissfließendem Stahl, Schmelzöfen oder heißen Prozessflüssigkeiten. Dies sind zwei grundverschiedene Wärmequellen, und beide müssen bei der Auswahl eines Leuchtmittels berücksichtigt werden.

In einer Stahlfabrik kann die Lufttemperatur bei vier Metern Höhe noch akzeptabel sein, während die Infrarotstrahlung eines Stahlbades oder Ofens das Gerät thermisch stark belastet. Standardleuchten werden üblicherweise nur bei Umgebungstemperatur getestet. Sie berücksichtigen die zusätzliche Wärmebelastung durch Strahlung nicht, was in der Praxis zu Problemen führt.

Armaturen, die speziell für diese Art von Umgebung konzipiert wurden, wie die Orca HT und HT Barracuda von , JEL Products kombinieren thermische Isolation mit einem robusten Kühlkörper, um sowohl Umgebungswärme als auch Strahlung zu absorbieren. Dadurch eignen sie sich für Bedingungen, in denen die beiden Wärmequellen gegenseitig verstärken. Weitere Informationen zu diesen Anwendungen finden Sie auf der Seite „Über Anwendungen“. Beleuchtung bei hohen Temperaturen.

Welche LED-Leuchten eignen sich für extrem heiße Umgebungen?

In Umgebungen mit extremen Temperaturen sind Geräte erforderlich, die speziell für hohe Temperaturen entwickelt und getestet wurden. Dazu gehören Geräte mit einer Temperaturfestigkeit bis +120°C, aus robusten Materialien gefertigt und mit einer effektiven Wärmeableitung ausgestattet. Standardmäßige industrielle LED-Leuchten sind hierfür nicht geeignet, ungeachtet ihrer IP-Schutzart oder der Bauqualität.

Die Merkmale eines geeigneten Hochtemperaturbereichs sind unter anderem:

Eine angegebene maximale Umgebungstemperatur von mindestens +70°C, vorzugsweise höher
Thermische Isolation zwischen der Lichtquelle und dem Gehäuse
Ein Kühlkörper, der Wärme effektiv abführt, auch bei hohen Umgebungstemperaturen
Komponenten (Treiber, Anschlüsse, Kabel), die einer Langzeitbelastung durch Hitze standhalten
Gehäuse aus Gießaluminium oder rostfreiem Stahl, abhängig von der chemischen Umgebung

Für Umgebungen mit sowohl extremen Temperaturen als auch aggressiven Chemikalien oder Explosionsgefahr gelten zusätzliche Anforderungen. In diesem Fall sind ATEX-zertifizierte Armaturen in rostfreiem Edelstahl erforderlich. Die Kombination aus thermischer und chemischer Beständigkeit erfordert eine spezielle Konstruktion, die nicht von jedem Hersteller angeboten wird.

Wie wählen Sie die richtige LED-Beleuchtung für eine Umgebung mit hoher Temperatur aus?

Die richtige LED-Beleuchtung für eine Umgebung mit hoher Temperatur wird anhand von drei Faktoren ausgewählt: die maximale Umgebungstemperatur am Installationsort, die Anwesenheit von Strahlungswärme und die Anwesenheit zusätzlicher Risiken wie Korrosion, Staub oder Explosionsgefahr. Erst wenn Sie diese drei Faktoren kennen, können Sie eine Leuchte auswählen, die strukturell zuverlässig funktioniert.

Durchlaufen Sie bei der Auswahl die folgenden Schritte:

Festlegen der tatsächlichen Temperaturbedingungen. Messen oder berechnen Sie die maximale Umgebungstemperatur am Standort der Anlage, einschließlich Spitzentemperaturen während der Produktionsprozesse.
Inventieren Sie die Strahlungsbelastung. Gibt es eine Infrarotstrahlung von heißen Objekten oder Prozessen? In diesem Fall muss das Leuchten auch an der Vorderseite thermisch isoliert sein.
Erklären Sie zusätzliche Umweltanforderungen. Denken Sie an Korrosion, chemische Belastung, Staub, Vibrationen oder Explosionsgefahr. Jedes dieser Faktoren stellt zusätzliche Anforderungen an das Leuchten.
Vergleichen Sie die angegebene Betriebstemperatur des Leuchtmittels. Wählen Sie eine Leuchte, deren maximale Betriebstemperatur weit über der gemessenen Höchsttemperatur liegt. Eine Toleranz von 10 bis 20 °C ist sinnvoll.
Achten Sie auf die Komponenten-spezifikationen. Kontrollieren Sie nicht nur das Leuchten selbst, sondern auch den Treiber, die Kabeldurchführungen und die Befestigungsmaterialien auf Temperaturbeständigkeit.

Ein guter Beleuchtungs-Experte hilft Ihnen dabei, diese Faktoren zu ermitteln und berät Sie anhand der spezifischen Umstände in Ihrer Anlage. Vertrauen Sie nicht nur auf Produktspezifikationen; die Installationsumgebung bestimmt auch, ob ein Leuchtenarmaturen auch in der Praxis die Temperaturgrenze erreicht.

Praxisbeispiel: Tata Steel IJmuiden

Bei Tata Steel IJmuiden wurde die Beleuchtung in der Nähe des Produktionsprozesses als Teil einer Nachhaltigkeitsstrategie umgesetzt. In der Nähe des heißen Stahls steigt die Temperatur auf +120 °C an, das Stahlstrahlen Infrarotlicht und die Zusammensetzung der Luft ist aggressiv. JEL Das Lichtdesign und die Engineering wurden sorgfältig ausgewählt, die Installation wurde entworfen und Snapper HT HT Barracuda und HT lieferten Orca je nach Standort entsprechend der Anforderungen der Situation. In der Nähe der Arbeitsplätze wird ein Lichtpegel von 100 Lux erreicht, mit einer Gleichmäßigkeit von bis zu 0,55. Die HT-Ausführungen reflektieren das Infrarotlicht anstatt es zu absorbieren, sodass die LED und der Treiber innerhalb ihres Temperaturbereichs bleiben.

Für die Frage nach der maximalen Betriebstemperatur ist dieser Unterschied von entscheidender Bedeutung. Ein angegebenes Maximum bezieht sich auf die Lufttemperatur um die Leuchte, während Wärme, die als Strahlung eindringt, die Leuchte weiter erwärmt, als die Lufttemperatur dies erklärt. Da sich Hitze und Strahlung zusammenfinden, ist die verwendbare Grenze daher keine losen Wert auf einem Datenblatt, sondern hängt davon ab, wie die Leuchte mit beiden Wärmequellen umgeht.

Mehr zum Projekt Tata Steel IJmuiden

Wie JEL Products bei hohen Temperaturen für Abkühlung sorgt

JEL Products Liefert LED-Beleuchtung, die speziell für Umgebungen entwickelt wurde, in denen herkömmliche Beleuchtung nicht ausreicht. Für Umgebungstemperaturen über 50 °C bietet es JEL Products konkrete Unterstützung in mehreren Bereichen:

Maßgeschneiderte technische Beratung: Gemeinsam mit Ihnen werden die Temperaturbedingungen, die Strahlungsbelastung und weitere Umweltfaktoren ermittelt.
Produkte für extreme Hitze: Die Orca HT- und HT Barracuda -Hochtemperatur-Leuchten sind für Umgebungstemperaturen bis +120 °C ausgelegt und beständig gegen Infrarotstrahlung in Stahlwerken und ähnlichen Industrieumgebungen.
Klimasichere Leuchten: für Umgebungen mit extremen Temperaturen oder wechselnden Temperaturen, wie Beleuchtung für Klimakammern, Die Armaturen sind erhältlich ab -45°C und mit der HT-Serie bis zu +120°C.
Gesamtlösung: von der Engineering- und Lichtplanung bis zur Installation und Inbetriebnahme, einschließlich Unterstützung bei komplexen Umgebungen.
ISO9001 und VCA** zertifiziert: Qualität und Sicherheit sind in dem gesamten Prozess, von der Planung bis zur Lieferung, gewährleistet.

Wissen Sie nicht, welches Leuchtenmodell zu Ihren spezifischen Temperaturbedingungen passt? Kontaktieren Sie uns bitte unter Kontaktseite von JEL Products für ein unverbindliches technisches Gespräch.

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