LED照明在体育场市场中的应用

LED的改进能力以及更低的成本为户外照明带来了巨大的机遇，尤其是体育场照明。在这些应用中，与传统光源相比，LED可以提供更亮和更均匀的光以及更多的照明选项。采用的三大因素是节能，降低维护成本和照明美学。

体育场在转向LED照明方面确实是最后一个坚持市场，主要是因为这些应用需要高强度照明 - 如每个灯具多达100,000流明。即使是街道照明也只需要10,000到20,000流明每个灯具。

采用户外LED照明的两个最大驱动因素是体育赛事和现场音乐会。 “我们有点处于临界点，LED方面的一些支持技术只有一年或两年的时间，所以你现在才开始看到主要的玩家开始采用它，”Paul Scheidt说， Cree公司LED组件产品营销负责人。

然而，不仅在照明方面的好处，包括节能和降低维护成本。 LED为广播电视提供更好的照明，改善高清电视的观看体验，并提供更好的特殊效果，如慢动作摄像机重放。

除了广播要求外，体育馆也是Lumileds业务开发高级主管Ray Chock表示，由于可靠性问题，将LED评估为光源。 “当2012年超级碗的灯光熄灭大约30或40分钟时，体育场官员不仅担心延迟最大的体育赛事之一，而且还担心灯光长时间关闭时的潜在责任。通常情况下，传统的光源需要在重新启动之前冷却，不像LED那样，“Chock补充道。”

LED制造商已经准备好满足体育场馆的高强度照明要求。以下是可用于这些应用的LED的几个例子。

Cree的XLamp XP-L和XLamp MK-R LED都用于体育场照明。去年推出的Cree XLamp XP-L高密度在350 mA时实现了高达200流明/瓦的突破性功能，在3.45 mm x 3.45 mm封装中提供高达1226流明的亮度。与XLamp XP-G LED相比，它的性能提高了50％。 XP-L LED在1050 mA，85°C下具有特征和分档功能，可提供高达90的CRI和2700 K至8300 K的色温。

XLamp MK-R LED引入了几年前，每瓦特提供高达200流明（1 W，25°C）。它采用7 mm x 7 mm封装，带有6 mm光源，在15 W，85°C时可提供高达1600流明的亮度。 MK-R组件的特点是85°C，可提供2700 K至7000 K的色温，并提供70,80和90的最低CRI选项（在选定的色温下）。

虽然年龄较大产品方面，Cree MK-R LED正在寻找体育场照明应用中的家园。例如，凤凰城大学体育场（图1）最近用312个Ephesus Lighting体育场灯具替换了780多个金属卤化物灯具，其中包括44,928个Cree XLamp MK-R LED。新系统使用了310,000瓦的能量，相比之前系统所需的124万瓦，能耗降低了75％。以弗所LED灯的亮度几乎是传统金属卤化物灯的两倍。

图1：凤凰城大学举办的2015年超级碗使用Cree的XLamp MK-R LED，Ephesus LED照明灯具照亮了体育场。 （由Cree提供）

Musco Lighting还在大学校园内的一系列室内和室外体育场照明应用中使用Cree LED。

Cree最近推出了XLampExtreme高功率（XHP）LED，其目标是更换用于大型阵列的MK-R。与之前相同尺寸的LED相比，XHP50和XHP70 LED提供两倍的流明输出和更高的可靠性。

这些设备通过使用更少的LED来实现相同的亮度，从而减少了照明系统设计的尺寸和成本。这也意味着更少的光学器件，更小的PCB和更小的外壳。 Cree表示，即使在比以前的LED技术更高的工作温度和电流下，XHP LED也能实现更长的使用寿命，使照明制造商能够在不影响额定寿命的情况下减少散热器的尺寸和成本。它们可用于体育场以及轨道和高棚照明。

XLamp XHP50和XHP70 LED可在5.0 mm x 5.0 mm封装下提供高达2546流明的19瓦特和高达4022流明的亮度分别来自7.0 mm x 7.0 mm封装的32瓦特。它们提供2步和3步EasyWhitebins，适用于3500 K至2700 K，80和90 CRI。

市场上不同的LED产品之间总是需要权衡。 LED选择将基于应用以及光源需要做什么。例如，虽然Cree的XP-L和XPH70实现了大致相同的性能，但每个LED的流明及其对光学设计的影响存在折衷。 XPH70的光学系统需要比XP-L更大，但它提供更多的流明，因此需要更少的总光学系统。

体育场照明应用需要非常高的强度。这些灯必须在远处投射一个狭窄的高强度光束。 Scheidt说，实现高强度光所需的三个关键因素是小光源尺寸，高光输出（流明）和高效的光学设计，无需扩散或混合。

然而，Cree似乎已经用最新的单模XLamp XP-L高强度（XP-L HI）LED解决了这一挑战，其光源尺寸很小。 （编者注：新的XP-L HI LED预计将在您阅读本文时在Digi-Key上提供。）

以下是统计数据：XP-L HI被吹捧为第一单 - 模块化LED可提供超过100,000坎德拉，50毫米直径光学元件，功率为10瓦（图2）。基于Cree的SC5技术平台，它通过相同的光学元件将以前单芯片XP-L LED的坎德拉增加了一倍以上。它还采用了Cree新的主要光学设计，可将光源尺寸减少50％以上，以每瓦特185瓦流量提供坎德拉。该LED可提供高达90 CRI和2700 K至8300 K的色温，以及用于寻求能源之星认证的照明制造商的XP-L高强度LED的6,000小时LM-80长期测试数据。它还利用现有的3.45 mm x 3.45 mm XP-L封装。

图2：Cree XLamp XP-L高强度是第一款-die LED可提供超过100,000坎德拉，50毫米直径的光学元件，功率为10瓦，并且在1瓦时提供每瓦185流明的坎德拉。 （由Cree提供）

为照亮体育场，照明设计师需要更多的强度直接从光学元件出来，例如直接向球场。 “这不只是关于流明，而是如何控制这些流明并将它们变成坎德拉斯，”谢伊德说。

这就是在模具尺寸方面取得平衡的地方。 Scheidt表示，较大的芯片可提供更多的流明，但实现的最大坎德拉要小一些，并且需要更多功率。每瓦特坎德拉是LED在将电力转化为强度方面的效率。在这里你可以看到使用较小的源而不是较大的源的优势。 Cree的方法是使用单芯片封装，使光学器件更容易，更高效，这样可以提高成本。

目标是减小系统尺寸，功耗和成本XP-L HI通过二次光学系统提供比XP-L高密度多120％的坎德拉。据该公司称，与最接近的竞争对手相比，它还实现了79％的功率降低，同时达到了相同的坎德拉水平。

“这将是实现体育场照明的重大突破， “谢伊特说。 “当你不得不投射大量光线而不是流明时，坎德拉才是最重要的。如果你可以将光线减少到中心区域或足球场中间的四倍，那么散热器，驱动器，金属以及体育场照明所需的所有物品都可以节省相当多的费用。“ p>

此外，XP-L HI的光源尺寸与现有的XP-G2 LED尺寸大致相同，这意味着它具有非常好的光学兼容性，适用于已有的大型光学生态系统。 XP-G2。

同样，Philips Lumileds继续开发一系列产品，以满足体育场应用等特定应用。 Chock说，有三种光源可以生产高质量的体育场照明灯具 - 每个发射器的高流明，高效率和色温。

Lumileds生产140-产品在额定驱动电流下，每瓦特160流明，可用于创建具有100,110和120流明每瓦特灯具效率的灯具。 Chock说，由于效率高，这比传统照明节能至少一半或更多。

例如，LUXEON M还提供各种CCT和CRI选项，包括90 CRI的产品在5700K范围内，专门用于户外区域和体育场应用（图3）。

图3：Lumileds LUXEON M通过紧密相关色温（CCT）控制从均匀光源提供高效率和高通量密度。 （由Philips Lumileds提供）

Lumileds还提供LUXEON M的未经展示的版本.LUXEON MZ提供小尺寸的源;它比大哥M小约50％。这可以转化为更高的坎德拉，更好的光束控制，因此它可以将光线投射到体育场内非常紧凑的光束中。它们每发射器提供900至1000流明，比LUXEON M低约10％至15％。

除了LUXEON M和MZ之外，另一款Lumileds旗舰产品LUXEON TX可在300中使用流明范围，可用于体育场应用。 “但对于100,000或120,000流明的体育场照明，尺寸要求更大，你需要的LED比LUXEON M多四倍，”Chock说。

“有些人可能认为LUXEON TX是一种更好的系统，因为与LUXEON M相比，热量散布在更大的区域，”Chock说。 “如果你有一个非常好的散热设计，LUXEON M应该足以优化系统设计和热密度。

虽然目前还没有用于体育场照明，但Chock说它的芯片在板上（COB）阵列是另一个不错的选择，因为它们的光增量非常高（高达8,000流明），具有非常好的每瓦流明特性。

决定权掌握在灯具设计师手中。 “虽然有一种推荐的产品，但是有些情况可以针对某些设计采用不同的架构方法，这可能会导致不同的LED选择。然而，由于Lumileds拥有如此广泛的产品组合，我们可以为客户提供相同应用的多种选择，“Chock说。”Lumileds还提供两种针对事件照明的彩色LED系列。其中包括采用3 mm x 4.5 mm封装的LUXEON Rebel Color和采用1.6 mm x 1.3 mm尺寸的LUXEON Z Color。 LUXEON Z的标志是色彩密度，而LUXEON Rebel Color则提供高效率。

“您可以在一个Rebel Color的位置安装三个Z LED，但在功率瓦特方面可以获得更多色彩来自Rebel Color而不是Z，“Chock说。”

两者之间存在权衡，但同样具体的应用，例如点亮特定空间或在舞台上拍摄灯光，将决定选择。

总之，体育场照明只是LED产业的开放，对LED制造商来说是一个相当新的领域。然而，他们中的许多人正在开发用于需要高强度光的特定应用的产品，例如体育场照明。它们还满足了体育场所有者节能和降低维护成本的要求，同时为活动增添了更多的兴奋，并通过改善照明来改善家庭观看。