1. Introducción:
En el consumo de energía de la fábrica &, el consumo de energía de iluminación ocupa un cierto peso. Por ejemplo, en un edificio de una fábrica de 40.000 metros cuadrados, la carga de energía de iluminación es de aproximadamente 400KW. Por lo tanto, cómo lograr el ahorro de energía y la protección del medio ambiente en la selección de la iluminación de fábrica es un tema importante para los diseñadores de fábrica. Además del ahorro de energía y la protección del medio ambiente, el dispositivo de iluminación basado en la nueva fuente de luz LED tiene las ventajas de una vida útil prolongada, un tiempo de respuesta rápido y un color de luz puro. En los últimos años, ha sido ampliamente favorecido por los consumidores.
2. Tecnología clave del diseño de iluminación LED
Se han aplicado continuamente nuevas tecnologías, nuevos materiales y nuevos procesos al diseño de fuentes de luz LED de alta potencia, sentando una base sólida para el diseño de lámparas LED de alta potencia. Debido a que las aplicaciones de las mismas fuentes de luz LED son muy diferentes, su diseño, pruebas y otros estándares La introducción de lámparas LED tiene un cierto retraso, lo que conduce a una mala intercambiabilidad de productos producidos por diferentes fabricantes en términos de estructura y rendimiento. Al mismo tiempo, los productos de iluminación LED en sí mismos son una integración de factores mecánicos, ópticos y eléctricos, y su diseño es aún más complicado. Tecnologías en muchos campos.
3, diseño de luz LED de gran altura
3.1 Selección de potencia
Las lámparas de gran altura tradicionales son en su mayoría lámparas de sodio de alta presión de 250 W o 400 W y lámparas de halogenuros metálicos. En comparación con las características de las nuevas lámparas LED, existen diferencias obvias, consulte la siguiente tabla:
Teniendo en cuenta los problemas del deterioro de la lámpara de sodio de alta presión y de la lámpara de haluro metálico y la emisión de luz secundaria en el uso real, la eficiencia luminosa real es mucho menor que 80 lm / W, que a menudo no alcanza el 70% nominal. En base a esto, la potencia de la luz LED de gran altura que desarrollamos por primera vez se establece en aproximadamente 120W. Una vez que el efecto de iluminación cumpla con las expectativas, ahorrará más del 50% de energía que las lámparas tradicionales.
3.2 Selección de fuente de luz
En la actualidad, las marcas más conocidas de fuentes de luz LED de alta potencia en el mercado son: CREE, OSRAM, NICHIA, Lumileds (los primeros LED), además de los fabricantes taiwaneses Epistar, Addison y los fabricantes de envases nacionales Shenzhen Wanrun, Zhuhai Ruifeng, Jiangxi Lianchuang, etc. también son marcas populares.
Para garantizar la estabilidad del producto, utilizamos la fuente de luz CREE más conocida para esta lámpara industrial y minera.
3.3 Diseño de disipación de calor:
En los LED de alta potencia, la disipación de calor es un gran problema. Por ejemplo, si un LED de luz blanca de 10 W tiene una eficiencia de conversión fotoeléctrica del 20%, 8 W de energía eléctrica se convierten en calor. Si no se toman medidas de disipación de calor, la temperatura central del LED de alta potencia aumentará rápidamente, cuando su temperatura de unión (TJ) Cuando la temperatura se eleve por encima de la temperatura máxima permitida (generalmente 150 ° C), el LED de alta potencia se encenderá. dañarse debido al sobrecalentamiento. Por lo tanto, el diseño de disipación de calor también es nuestro contenido más importante. A continuación, analizaremos el diseño de disipación de calor a partir de la combinación de sustrato de aluminio y disipador de calor.
3.3.1 Selección de tablero
En la aplicación de productos LED, generalmente es necesario ensamblar múltiples fuentes de luz LED en un sustrato de circuito. Además de que el sustrato del circuito desempeña el papel de transportar la estructura del módulo LED, por otro lado, a medida que la potencia de salida del LED aumenta cada vez más, el sustrato también debe desempeñar el papel de disipación de calor para transferir el calor generado por el Cristal LED. Por lo tanto, la selección del material debe tener en cuenta los requisitos de resistencia estructural y disipación de calor. Para el sustrato, comparamos FR4, sustrato cerámico y MCPCB respectivamente.
(1) La conductividad térmica de FR4 es de aproximadamente 0,36 W / m • K, que no puede cumplir con los requisitos de disipación de calor de la iluminación LED de alta potencia;
(2) La conductividad térmica de la cerámica es superior a 80 W / m • K, que es cara y de poca procesabilidad, y no se puede utilizar en un área grande;
(3) La conductividad térmica de MCPCB es superior a 2,0 W / m • K, precio moderado, gran capacidad de procesamiento, tecnología madura y producción en masa.
3.3.2 Diseño del radiador
La función del radiador es absorber el calor transferido desde el sustrato o chip y luego disiparlo al ambiente exterior para garantizar que la temperatura del chip LED sea normal. La mayoría de los radiadores están cuidadosamente diseñados para adaptarse a la convección natural y la convección forzada. Es decir, radiador activo y radiador pasivo. Sus respectivas características de rendimiento se muestran en la siguiente tabla:
Teniendo en cuenta el costo y la estabilidad, optamos por la refrigeración pasiva. Los radiadores pasivos se clasifican en radiadores Al Extrusion y radiadores Al Die-Casting según sus materiales. Las características respectivas son las siguientes:
Con respecto al uso de Heatpipe& Fin& Vapor-Champer en el disipador de calor, después de la prueba, la temperatura del emisor no baja mucho. De acuerdo con los requisitos de estabilidad de la lámpara de ingeniería, no se considera para su uso.
3.4 Diseño de mecanismo
El diseño del mecanismo involucra no solo la estructura mecánica de toda la lámpara, sino también la hermosa apariencia de la lámpara. A continuación, realizamos el diseño específico del radiador de fundición a presión a partir de los siguientes cuatro aspectos.
A. Mejor apariencia
Con respecto a la apariencia, imaginamos las siguientes dos formas.
C. Mejor Térmica
El rendimiento de disipación de calor del radiador está determinado en gran medida por el diseño mecánico del radiador. El material es el mismo que el aluminio fundido a presión ADC-12. Cuando el disipador de calor tiene diferentes parámetros, como el diámetro exterior, la altura de la aleta y la densidad de la aleta, el rendimiento de disipación de calor puede ser muy diferente. Durante el proceso de diseño, seleccionamos cuatro radiadores diferentes con diferentes estructuras y simulamos su flujo de calor, como se muestra en la siguiente figura.
A través de la simulación del flujo de calor, descubrimos que Case4 tiene el mejor rendimiento térmico. La siguiente tabla:
Al mismo tiempo, podemos sacar las siguientes conclusiones:
(1) Reduzca la altura de la aleta mientras aumenta el diámetro exterior del disipador de calor para obtener un efecto de disipación de calor más eficaz.
(2) Para el disipador de calor del mismo peso, aumentar la altura puede lograr un efecto de disipación de calor más efectivo que aumentar el diámetro del radiador.
(3) Case4 Thermal es el mejor, aumentamos el diámetro exterior del radiador reduciendo la altura de Fin, y obtenemos el mejor radiador bajo la condición del mismo costo.
4, resultados de verificación de luz LED de gran altura
Con el fin de garantizar la calidad de las lámparas, hemos realizado una serie de pruebas de distribución de luz, seguridad térmica, eléctrica y confiabilidad antes de la producción en masa y el envío. Los siguientes son los resultados de verificación de cada prueba.
5. Evaluación de costos y beneficios
Como todos sabemos, en comparación con las lámparas de sodio de alta presión o las lámparas de halogenuros metálicos para la iluminación de plantas, el costo de inversión inicial de las lámparas LED de gran altura es obviamente mucho más alto que el de las lámparas tradicionales. Sin embargo, debido a que la fuente de luz LED tiene las características de alta eficiencia luminosa, y cuando se convierte en una lámpara, la ventaja de la fuerte directividad de la fuente de luz LED se refleja fácilmente. La eficiencia de la lámpara LED es mucho mayor que la de la lámpara tradicional, por lo que sus características de ahorro de energía se pueden manifestar obviamente. La siguiente tabla es un análisis de los beneficios de inversión de nuestra lámpara de gran altura de 120WLED y la lámpara de sodio de alta presión tradicional de 400W.
6. Conclusión
Esta luz LED de gran altura ha sufrido muchas modificaciones y mejoras desde la etapa de diseño inicial hasta el envío de producción en masa. Entre ellos, a través de una comunicación oportuna y una estrecha cooperación entre los ingenieros de R& D y los departamentos comerciales, la calidad y la apariencia del producto han sido mejor reconocidas por el mercado. También hay muchos detalles de diseño, como la selección de Grasa, el tratamiento del anillo impermeable, la mejora de la cubierta del PC, la selección de la fuente de alimentación, etc., están siempre en mejora continua. En cuanto a un plan de diseño más razonable y exquisito, los lectores también pueden hacérnoslo saber. Gracias
