1. Εισαγωγή:
Στην κατανάλωση ενέργειας του εργοστασίου', η κατανάλωση ενέργειας φωτισμού καταλαμβάνει ένα συγκεκριμένο βάρος. Για παράδειγμα, σε εργοστασιακό κτίριο 40.000 τετραγωνικών μέτρων, το φορτίο ισχύος φωτισμού είναι περίπου 400KW. Ως εκ τούτου, πώς να επιτευχθεί εξοικονόμηση ενέργειας και προστασία του περιβάλλοντος κατά την επιλογή του εργοστασιακού φωτισμού είναι ένα σημαντικό θέμα για τους σχεδιαστές εργοστασίων. Εκτός από την εξοικονόμηση ενέργειας και την προστασία του περιβάλλοντος, το φωτιστικό που βασίζεται στη νέα πηγή φωτός LED έχει τα πλεονεκτήματα της μεγάλης διάρκειας ζωής, του γρήγορου χρόνου απόκρισης και του καθαρού χρώματος φωτός. Τα τελευταία χρόνια, ευνοείται ευρέως από τους καταναλωτές.
2. Βασική τεχνολογία σχεδιασμού φωτισμού LED
Νέες τεχνολογίες, νέα υλικά και νέες διαδικασίες εφαρμόζονται συνεχώς στο σχεδιασμό πηγών φωτός LED υψηλής ισχύος, θέτοντας μια σταθερή βάση για το σχεδιασμό λαμπτήρων LED υψηλής ισχύος. Επειδή οι ίδιες εφαρμογές πηγής φωτός LED είναι πολύ διαφορετικές, ο σχεδιασμός τους, οι δοκιμές τους και άλλα πρότυπα Η εισαγωγή των λαμπτήρων LED έχει κάποια υστέρηση, η οποία οδηγεί σε κακή εναλλαξιμότητα των προϊόντων που παράγονται από διαφορετικούς κατασκευαστές ως προς τη δομή και την απόδοση. Ταυτόχρονα, τα ίδια τα προϊόντα φωτισμού LED αποτελούν ενσωμάτωση μηχανικών, οπτικών και ηλεκτρικών παραγόντων και ο σχεδιασμός τους εμπλέκεται ακόμη περισσότερο. Τεχνολογίες σε πολλούς τομείς.
3, σχεδιασμός LED υψηλής φωτεινής θέσης
3.1 Επιλογή ισχύος
Οι παραδοσιακοί λαμπτήρες υψηλής προεξοχής είναι κυρίως λαμπτήρες νατρίου υψηλής πίεσης 250W ή 400W και λαμπτήρες αλογονιδίων μετάλλου. Σε σύγκριση με τα χαρακτηριστικά των νέων λαμπτήρων LED, υπάρχουν προφανείς διαφορές, δείτε τον παρακάτω πίνακα:
Λαμβάνοντας υπόψη τα προβλήματα της λάμπας νατρίου υψηλής πίεσης και της φθοράς του λαμπτήρα αλογονιδίου και της εκπομπής δευτερεύοντος φωτός σε πραγματική χρήση, η πραγματική φωτεινή απόδοση είναι πολύ χαμηλότερη από 80lm/W, η οποία συχνά αποτυγχάνει να φτάσει το ονομαστικό 70%. Με βάση αυτό, η ισχύς του LED high bay light που αναπτύξαμε για πρώτη φορά ορίζεται σε περίπου 120W. Μόλις το εφέ φωτισμού ικανοποιήσει τις προσδοκίες, θα εξοικονομήσει περισσότερο από το 50% της ενέργειας από τους παραδοσιακούς λαμπτήρες.
3.2 Επιλογή πηγής φωτός
Προς το παρόν, οι πιο γνωστές μάρκες πηγών φωτός LED υψηλής ισχύος στην αγορά είναι: CREE, OSRAM, NICHIA, Lumileds (το παλαιότερο LED), εκτός από τους Ταϊβανέζους κατασκευαστές Epistar, Addison και εγχώριους κατασκευαστές συσκευασιών Shenzhen Wanrun, Οι Zhuhai Ruifeng, Jiangxi Lianchuang κ.λπ. είναι επίσης δημοφιλείς μάρκες.
Για να διασφαλίσουμε τη σταθερότητα του προϊόντος, χρησιμοποιούμε την πιο γνωστή πηγή φωτός CREE για αυτόν τον βιομηχανικό και λαμπτήρα εξόρυξης.
3.3 Σχέδιο διάχυσης θερμότητας:
Στα LED υψηλής ισχύος, η διάχυση θερμότητας είναι ένα μεγάλο πρόβλημα. Για παράδειγμα, εάν ένα LED λευκού φωτός 10W έχει απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής 20%, 8W ηλεκτρικής ενέργειας μετατρέπεται σε θερμότητα. Εάν δεν ληφθούν μέτρα διάχυσης θερμότητας, η θερμοκρασία πυρήνα της λυχνίας LED υψηλής ισχύος θα αυξηθεί γρήγορα, όταν η θερμοκρασία διασταύρωσής της (TJ) Όταν η θερμοκρασία ανέβει πάνω από τη μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία (συνήθως 150 ° C), το LED υψηλής ισχύος θα καταστραφεί λόγω υπερθέρμανσης. Επομένως, ο σχεδιασμός διάχυσης θερμότητας είναι επίσης το πιο σημαντικό περιεχόμενό μας. Στη συνέχεια, θα συζητήσουμε το σχεδιασμό διάχυσης θερμότητας από το συνδυασμό υποστρώματος αλουμινίου και ψύκτρας.
3.3.1 Επιλογή πίνακα
Κατά την εφαρμογή προϊόντων LED, είναι συνήθως απαραίτητο να συναρμολογηθούν πολλαπλές πηγές φωτός LED σε υπόστρωμα κυκλώματος. Εκτός από το υπόστρωμα κυκλώματος που παίζει το ρόλο της δομής της μονάδας LED, από την άλλη πλευρά, καθώς η ισχύς εξόδου του LED γίνεται όλο και μεγαλύτερη, το υπόστρωμα πρέπει επίσης να παίζει το ρόλο της διάχυσης θερμότητας για να μεταφέρει τη θερμότητα που παράγεται από το Κρύσταλλο LED. Επομένως, η επιλογή υλικού Πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις απαιτήσεις δομικής αντοχής και διάχυσης θερμότητας. Για το υπόστρωμα, συγκρίναμε FR4, κεραμικό υπόστρωμα και MCPCB αντίστοιχα.
(1) Η θερμική αγωγιμότητα του FR4 είναι περίπου 0,36W/m • K, η οποία δεν μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις διασποράς θερμότητας του φωτισμού LED υψηλής ισχύος.
(2) Η κεραμική θερμική αγωγιμότητα είναι μεγαλύτερη από 80W/m • K, η οποία είναι ακριβή και φτωχή σε επεξεργασία και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μεγάλη περιοχή.
(3) Η θερμική αγωγιμότητα MCPCB είναι μεγαλύτερη από 2,0W/m • K, μέτρια τιμή, ισχυρή επεξεργασία, ώριμη τεχνολογία και μαζική παραγωγή.
3.3.2 Σχεδιασμός καλοριφέρ
Ο ρόλος του ψυγείου είναι να απορροφά τη θερμότητα που μεταφέρεται από το υπόστρωμα ή το τσιπ και στη συνέχεια να τη διαχέει στο εξωτερικό περιβάλλον για να διασφαλίσει ότι η θερμοκρασία του τσιπ LED είναι φυσιολογική. Τα περισσότερα θερμαντικά σώματα είναι προσεκτικά σχεδιασμένα ώστε να είναι κατάλληλα για φυσική μεταφορά και εξαναγκασμένη μεταφορά. Δηλαδή ενεργό καλοριφέρ και παθητικό καλοριφέρ. Τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά απόδοσης τους φαίνονται στον ακόλουθο πίνακα:
Λαμβάνοντας υπόψη το κόστος και τη σταθερότητα, επιλέγουμε παθητική ψύξη. Τα παθητικά θερμαντικά σώματα ταξινομούνται σε θερμαντικά σώματα Al Extrusion και καλοριφέρ Al Die-Casting ανάλογα με τα υλικά τους. Τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά είναι τα εξής:
Όσον αφορά τη χρήση Heatpipe& Fin& Vapor-Champer στο Heat sink, μετά τη δοκιμή, η θερμοκρασία του πομπού δεν πέφτει πολύ. Σύμφωνα με τις απαιτήσεις σταθερότητας του λαμπτήρα μηχανικής, δεν θεωρείται για χρήση.
3.4 Σχεδιασμός μηχανισμού
Ο σχεδιασμός του μηχανισμού περιλαμβάνει όχι μόνο τη μηχανική δομή ολόκληρου του λαμπτήρα, αλλά και την όμορφη εμφάνιση του λαμπτήρα. Στη συνέχεια, εκτελούμε το συγκεκριμένο σχέδιο του θερμαντικού σώματος χύτευσης από τις ακόλουθες τέσσερις πτυχές.
Α. Best Look
Όσον αφορά την εμφάνιση, οραματιστήκαμε τις ακόλουθες δύο μορφές.
Γ. Καλύτερο θερμικό
Η απόδοση της διάχυσης θερμότητας του ψυγείου καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τον μηχανικό σχεδιασμό του καλοριφέρ. Το υλικό είναι το ίδιο με το χυτό χυτό αλουμίνιο ADC-12. Όταν η ψύκτρα έχει διαφορετικές παραμέτρους όπως η εξωτερική διάμετρος, το ύψος του πτερυγίου και η πυκνότητα του πτερυγίου, η απόδοση της διάχυσης της θερμότητας μπορεί να είναι πολύ διαφορετική. Κατά τη διαδικασία σχεδιασμού, επιλέξαμε τέσσερα διαφορετικά θερμαντικά σώματα με διαφορετικές δομές και προσομοιώσαμε τη θερμική τους ροή, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα
Μέσω της προσομοίωσης ροής θερμότητας, διαπιστώσαμε ότι το Case4 έχει την καλύτερη θερμική απόδοση. Ο παρακάτω πίνακας:
Ταυτόχρονα, μπορούμε να βγάλουμε τα ακόλουθα συμπεράσματα:
(1) Μειώστε το ύψος του Fin αυξάνοντας παράλληλα την εξωτερική διάμετρο του θερμοσίφωνα για να έχετε ένα πιο αποτελεσματικό αποτέλεσμα διάχυσης θερμότητας.
(2) Για τον ψύκτη θερμότητας του ίδιου βάρους, η αύξηση του ύψους μπορεί να επιτύχει ένα πιο αποτελεσματικό αποτέλεσμα διασποράς θερμότητας από την αύξηση της διαμέτρου του ψυγείου.
(3) Το Case4 Thermal είναι το καλύτερο, αυξάνουμε την εξωτερική διάμετρο του ψυγείου μειώνοντας το ύψος του Fin και παίρνουμε το καλύτερο ψυγείο υπό τον όρο του ίδιου κόστους.
4, αποτελέσματα επαλήθευσης υψηλού φωτός LED
Προκειμένου να διασφαλιστεί η ποιότητα των λαμπτήρων, πραγματοποιήσαμε μια σειρά δοκιμών σχετικά με την κατανομή φωτός, τη θερμική, την ηλεκτρική ασφάλεια και την αξιοπιστία πριν από τη μαζική παραγωγή και αποστολή. Ακολουθούν τα αποτελέσματα επαλήθευσης κάθε δοκιμής.
5. Αξιολόγηση κόστους και οφέλους
Όπως όλοι γνωρίζουμε, σε σύγκριση με τους λαμπτήρες νατρίου υψηλής πίεσης ή τους λαμπτήρες αλογονιδίων για φωτισμό εγκαταστάσεων, το αρχικό κόστος επένδυσης των λαμπτήρων LED υψηλής προεξοχής είναι προφανώς πολύ υψηλότερο από αυτό των παραδοσιακών λαμπτήρων. Ωστόσο, επειδή η πηγή φωτός LED έχει τα χαρακτηριστικά της υψηλής φωτεινής απόδοσης και όταν γίνεται λαμπτήρας, το πλεονέκτημα της ισχυρής κατευθυντικότητας της πηγής φωτός LED αντανακλάται εύκολα. Η απόδοση της λάμπας LED είναι πολύ υψηλότερη από αυτή της παραδοσιακής λάμπας, οπότε τα χαρακτηριστικά της εξοικονόμησης ενέργειας μπορούν προφανώς να εκδηλωθούν. Ο ακόλουθος πίνακας είναι μια ανάλυση επενδυτικών πλεονεκτημάτων του λαμπτήρα 120WLED υψηλής προεξοχής και της παραδοσιακής λάμπας νατρίου υψηλής πίεσης 400W.
6. Συμπέρασμα
Αυτό το φως υψηλής φωτεινής έντασης LED έχει υποστεί πολλές τροποποιήσεις και βελτιώσεις από το αρχικό στάδιο σχεδιασμού έως την αποστολή μαζικής παραγωγής. Μεταξύ αυτών, μέσω της έγκαιρης επικοινωνίας και της στενής συνεργασίας μεταξύ μηχανικών R&και επιχειρηματικών τμημάτων, η ποιότητα και η εμφάνιση του προϊόντος αναγνωρίστηκαν καλύτερα από την αγορά. Υπάρχουν επίσης πολλές σχεδιαστικές λεπτομέρειες, όπως η επιλογή του Grease, η επεξεργασία του αδιάβροχου δακτυλίου, η βελτίωση του καλύμματος του υπολογιστή, η επιλογή του τροφοδοτικού κ.λπ., βρίσκονται σε συνεχή βελτίωση. Όσο για ένα πιο λογικό και εξαίσιο σχέδιο σχεδιασμού, οι αναγνώστες είναι επίσης ευπρόσδεκτοι να μας ενημερώσουν. Σας ευχαριστώ
