1. Introdução:
No consumo de energia da fábrica' s, o consumo de energia da iluminação ocupa um certo peso. Por exemplo, em uma fábrica de 40.000 metros quadrados, a carga de energia da iluminação é de cerca de 400 KW. Portanto, como obter economia de energia e proteção ambiental na seleção da iluminação de fábrica é um tópico importante para os projetistas de fábrica. Além de economia de energia e proteção ambiental, a luminária baseada na nova fonte de luz LED tem as vantagens de longa vida, tempo de resposta rápido e cor de luz pura. Nos últimos anos, tem sido amplamente preferido pelos consumidores.
2. Tecnologia chave de design de iluminação LED
Novas tecnologias, novos materiais e novos processos têm sido continuamente aplicados ao projeto de fontes de luz LED de alta potência, estabelecendo uma base sólida para o projeto de lâmpadas LED de alta potência. Porque as mesmas aplicações de fonte de luz LED são muito diferentes, seu design, testes e outros padrões A introdução de lâmpadas LED tem um certo atraso, o que leva a uma baixa intercambialidade de produtos produzidos por diferentes fabricantes em termos de estrutura e desempenho. Ao mesmo tempo, os próprios produtos de iluminação LED são uma integração de fatores mecânicos, ópticos e elétricos, e seu design é ainda mais envolvente. Tecnologias em muitos campos.
3, design de luz LED de alto brilho
3.1 Seleção de potência
As lâmpadas tradicionais de alta pressão são principalmente lâmpadas de sódio de alta pressão de 250W ou 400W e lâmpadas de iodetos metálicos. Em comparação com as características das novas lâmpadas LED, existem diferenças óbvias, consulte a seguinte tabela:
Considerando os problemas de decadência da lâmpada de sódio de alta pressão e lâmpada de iodetos metálicos e emissão de luz secundária em uso real, a eficiência luminosa real é muito inferior a 80lm / W, que muitas vezes falha em atingir os 70% nominais. Com base nisso, a potência da lâmpada LED de alto brilho que desenvolvemos pela primeira vez é de cerca de 120W. Uma vez que o efeito de iluminação atenda às expectativas, economizará mais de 50% de energia do que as lâmpadas tradicionais.
3.2 Seleção da fonte de luz
Atualmente, as marcas mais conhecidas de fontes de luz LED de alta potência no mercado são: CREE, OSRAM, NICHIA, Lumileds (o primeiro LED), além dos fabricantes taiwaneses Epistar, Addison e fabricantes de embalagens nacionais Shenzhen Wanrun, Zhuhai Ruifeng, Jiangxi Lianchuang, etc. também são marcas populares.
Para garantir a estabilidade do produto, utilizamos a mais conhecida fonte de luz CREE para esta lâmpada industrial e de mineração.
3.3 Projeto de dissipação de calor:
Em LEDs de alta potência, a dissipação de calor é um grande problema. Por exemplo, se um LED de luz branca de 10 W tem uma eficiência de conversão fotoelétrica de 20%, 8 W de energia elétrica são convertidos em calor. Se nenhuma medida de dissipação de calor for tomada, a temperatura central do LED de alta potência aumentará rapidamente, quando sua temperatura de junção (TJ) Quando a temperatura subir acima da temperatura máxima permitida (geralmente 150 ° C), o LED de alta potência irá ser danificado devido ao superaquecimento. Portanto, o design de dissipação de calor também é nosso conteúdo mais importante. A seguir, discutiremos o projeto de dissipação de calor a partir da combinação de substrato de alumínio e dissipador de calor.
3.3.1 Seleção do Conselho
Na aplicação de produtos LED, geralmente é necessário montar várias fontes de luz LED em um substrato de circuito. Além do substrato do circuito desempenhar o papel de transportar a estrutura do módulo de LED, por outro lado, conforme a potência de saída do LED torna-se cada vez maior, o substrato também deve desempenhar o papel de dissipação de calor para transferir o calor gerado pelo Cristal LED. Portanto, a seleção do material deve levar em consideração os requisitos de resistência estrutural e dissipação de calor. Para o substrato, comparamos FR4, substrato de cerâmica e MCPCB, respectivamente.
(1) A condutividade térmica do FR4 é de cerca de 0,36 W / m • K, que não pode atender aos requisitos de dissipação de calor da iluminação LED de alta potência;
(2) A condutividade térmica da cerâmica é maior que 80W / m • K, o que é caro e pobre em processabilidade e não pode ser usado em uma grande área;
(3) A condutividade térmica MCPCB é maior que 2,0 W / m • K, preço moderado, forte processabilidade, tecnologia madura e produção em massa.
3.3.2 Projeto do radiador
A função do radiador é absorver o calor transferido do substrato ou chip e, em seguida, dissipá-lo para o ambiente externo para garantir que a temperatura do chip LED esteja normal. A maioria dos radiadores são cuidadosamente projetados para serem adequados para convecção natural e convecção forçada. Ou seja, radiador ativo e radiador passivo. Suas respectivas características de desempenho são mostradas na tabela a seguir:
Considerando o custo e a estabilidade, optamos pelo resfriamento passivo. Os radiadores passivos são classificados em radiadores de extrusão de Al e radiadores de fundição sob pressão de Al de acordo com seus materiais. As respectivas características são as seguintes:
Em relação ao uso de Heatpipe&e Fin&e Vapor-Champer no dissipador de calor, após o teste, a temperatura do emissor não cai muito. De acordo com os requisitos de estabilidade da lâmpada de engenharia, ela não é considerada para uso.
3.4 Projeto de mecanismo
O projeto do mecanismo envolve não apenas a estrutura mecânica de toda a lâmpada, mas também a bela aparência da lâmpada. Em seguida, realizamos o projeto específico do radiador de fundição sob pressão a partir dos quatro aspectos a seguir.
A. Best Look
Em relação à aparência, imaginamos as duas formas a seguir.
C. Melhor Térmica
O desempenho de dissipação de calor do radiador é amplamente determinado pelo projeto mecânico do radiador. O material é igual ao alumínio fundido ADC-12. Quando o dissipador de calor tem parâmetros diferentes, como o diâmetro externo, a altura da aleta e a densidade da aleta, o desempenho de dissipação de calor pode ser muito diferente. Durante o processo de projeto, selecionamos quatro radiadores diferentes com estruturas diferentes e simulamos seu fluxo de calor, conforme mostrado na figura abaixo
Por meio de simulação de fluxo de calor, descobrimos que Case4 tem o melhor desempenho térmico. A seguinte tabela:
Ao mesmo tempo, podemos tirar as seguintes conclusões:
(1) Reduza a altura da aleta enquanto aumenta o diâmetro externo do dissipador de calor para obter um efeito de dissipação de calor mais eficaz.
(2) Para o dissipador de calor do mesmo peso, aumentar a altura pode obter um efeito de dissipação de calor mais eficaz do que aumentar o diâmetro do radiador.
(3) Case4 Thermal é o melhor, aumentamos o diâmetro externo do radiador reduzindo a altura do Fin, e obtemos o melhor radiador na condição de mesmo custo.
4, resultados de verificação de luz de alto brilho LED
Para garantir a qualidade das lâmpadas, realizamos uma série de testes de distribuição de luz, Térmica, segurança elétrica e confiabilidade antes da produção em massa e do envio. A seguir estão os resultados da verificação de cada teste.
5. Avaliação de custo e benefício
Como todos sabemos, em comparação com as lâmpadas de sódio de alta pressão ou lâmpadas de iodetos metálicos para iluminação de plantas, o custo de investimento inicial das lâmpadas LED de alto brilho é obviamente muito mais alto do que as lâmpadas tradicionais. No entanto, como a fonte de luz LED tem as características de alta eficiência luminosa, e quando é transformada em uma lâmpada, a vantagem da forte diretividade da fonte de luz LED é facilmente refletida. A eficiência da lâmpada LED é muito maior do que a da lâmpada tradicional, portanto, suas características de economia de energia podem ser obviamente manifestadas. A tabela a seguir é uma análise do benefício do investimento de nossa lâmpada de alto brilho de 120WLED e lâmpada de sódio de alta pressão tradicional de 400W.
6. Conclusão
Esta lâmpada LED de alto brilho passou por muitas modificações e melhorias, desde o estágio de design inicial até o envio para produção em massa. Entre eles, por meio da comunicação oportuna e da cooperação estreita entre os engenheiros da R&& D e os departamentos de negócios, a qualidade e a aparência do produto foram mais bem reconhecidas pelo mercado. Existem também muitos detalhes de design, como a seleção da Graxa, o tratamento do anel à prova d'água, a melhoria da tampa do PC, a seleção da fonte de alimentação, etc., estão sempre em melhoria contínua. Quanto a um plano de design mais razoável e requintado, os leitores também podem nos informar. Obrigado
