من خلال البحث في توزيع الضوء وتبديد الحرارة لتركيبات الإضاءة LED 1000 واط, تتفهم هذه المقالة عمر الخدمة لتركيبات الإضاءة LED 1000 واط, اتجاهية إخراج الضوء, كفاءة مضيئة من الخرز ضوء LED 1000W, معامل تبديد الحرارة, وغيرها من المعلمات ذات الصلة. تحسين تصميم توزيع الضوء الأساسي, توزيع الضوء الثانوي, وتبديد الحرارة لخرزات الإضاءة LED بقدرة 1000 وات لمنتجات الإضاءة LED بقدرة 1000 وات الموجودة بالشركة. 1000لقد أدت رقائق الإضاءة LED إلى تسريع عملية الشيخوخة وتقصير عمر العمل. لذلك, يعد تبديد الحرارة عاملاً حيويًا يحد من تطورها.
تقدم هذه المقالة 1000 واط المستخدمة حاليًا على نطاق واسع تصميم تبديد الحرارة بإضاءة LED, تكنولوجيا تبديد الحرارة, منتجات تبديد الحرارة, وأدوات التحليل الحراري. استخدام برنامج ANSYS لإجراء تحليل حراري على ضوء LED بقدرة 1000 واط, يتم الحصول على توزيع مجال درجة الحرارة لكل جزء, والتي تجاوزت درجة حرارة الوصلة. الحد الأقصى للقيمة المسموح بها. من خلال التحليل الحراري, تم تحسين هيكل تبديد الحرارة لمصباح LED, وتم تخفيض درجة الحرارة القصوى للرقاقة إلى 51.1226 درجة مئوية. وأظهرت نتائج تحليل المحاكاة أنها كانت ضمن النطاق المسموح به, والتي تحققت من جدوى التصميم المحسن.
خلفية
مبدئيا, يمكن تقسيم ظاهرة التلألؤ لأجهزة أشباه الموصلات تقريبًا إلى ثلاثة أنواع: تلألؤ ضوئي, تلألؤ كهربائي, والتلألؤ الكاثودي. الشكل الأول من التلألؤ هو عندما يتم تشعيع كمية معينة من الضوء على شبه الموصل, شبه الموصل نفسه ظاهرة تمتص فيها الإلكترونات والثقوب طاقة الضوء وتصدر الضوء. الشكل الثاني من التلألؤ هو عندما يتم تطبيق جهد أمامي على جهاز شبه موصل, تتحرك الإلكترونات والثقوب بسبب الطاقة, والذي بدوره يحفز ظاهرة التلألؤ.
التلألؤ الكاثودي هو ظاهرة يتم فيها تشعيع أشعة معينة على أشباه الموصلات, تمتص حاملات أشباه الموصلات الطاقة, ومن ثم إنتاج التلألؤ المركب.
ال قاد في حد ذاته هو أيضا جهاز أشباه الموصلات, وينتج انبعاث الضوء التلقائي للـ LED عن حركة إعادة التركيب بين الإلكترونات والثقوب. يعتمد مبدأ انبعاث الضوء على مبدأ انبعاث الضوء المتمثل في التألق الكهربائي ولا يعتمد مبدأ انبعاث الضوء المشابه لمصادر الضوء التقليدية مثل المصابيح المتوهجة والمصابيح الموفرة للطاقة. الجزء الأكثر أهمية في LED هو الوصلة P-N - والتي تتكون من شبه موصل من النوع N وأشباه موصل من النوع P, وتتكون طبقة استنفاد فراغ رقيقة بين أشباه الموصلات من النوع P وأشباه الموصلات من النوع N. يمكن تقسيم عملية التلألؤ الخاصة بوصلة PN تقريبًا إلى ثلاث عمليات: حقن الناقل تحت توجيه الجهد, الإشعاع المركب, ونقل الطاقة الضوئية. بلورات أشباه الموصلات الصغيرة جدًا كلها التغليف في راتنجات الايبوكسي الشفاف. عندما تمر الإلكترونات الموجودة فيه عبر الرقاقة, تنفصل الإلكترونات إلى منطقة الثقب وتتحد معها مرة أخرى. في هذا الوقت, تختفي الثقوب والإلكترونات في نفس الوقت وتظهر الفوتونات. . تتناسب طاقة الفوتون الناتجة عن حركة إعادة اتحاد الإلكترونات والثقوب مع الإلكترونات والثقوب نفسها. لكن, تتوافق طاقة الفوتون الناتجة عن الحركة المركبة مع لون الضوء الناتج عن الفوتون في نفس الوقت. بشكل عام, ضمن طيف الضوء المرئي, تختلف الطاقة التي يحملها طيف الترددات المختلفة. يتمتع الضوء البنفسجي والضوء الأزرق بأكبر قدر من الطاقة في الظروف العادية, بينما يميل الضوء الأحمر والضوء البرتقالي إلى الحصول على أقل طاقة. إنه دقيق بسبب الاختلاف في فجوات النطاق بين المواد المختلفة حيث يمكن للمواد المختلفة أن تنبعث منها ألوان مختلفة من الضوء.
التصوير البصري ل 1000ث تجهيزات الإضاءة LED
كنوع جديد من مصدر الضوء البارد ذو الحالة الصلبة, يتميز LED بمزايا الحجم الصغير, حياة طويلة, كفاءة مضيئة عالية, موفرة للطاقة, وحماية البيئة. أثارت آفاق السوق الواسعة لتركيبات الإضاءة LED بقدرة 1000 واط ذروة الأبحاث حول تطبيقات LED, خاصة في إضاءة عالية الطاقة التطبيقات. لكن, لأن الضوء المنبعث من شريحة LED هو توزيع لامبرت, ومع ذلك، فإن توزيع مجال الضوء هذا لا يخضع للتصميم البصري الثانوي, إذا تم تطبيقه مباشرة على تطبيقات الإضاءة الفعلية عالية الطاقة, سوف يسبب هدرًا ضوئيًا خطيرًا. أصبح التصميم البصري الثانوي لمصابيح LED هو المشكلة الرئيسية التي تحد من الترويج الإضافي لمصابيح LED في تطبيقات الإضاءة. إن طريقة تصميم الإضاءة التقليدية لا يمكنها أن تفي بنقص التقدير الخاطئ. طريقة الجمع بين نظرية البصريات غير التصويرية, برامج تصميم الإضاءة, ويتم استخدام برمجة الكمبيوتر لتنفيذ التصميم البصري الثانوي لتركيبات الإضاءة LED 1000w. وفقًا لكلاسيكيات البصريات غير التصويرية، الحفاظ على التمدد البصري ومبدأ ضوء الحافة, يتم الحصول على معادلة السطح المنحني للعدسة, ومن ثم يتم حساب النقاط المنفصلة للعدسة السطحية ذات الشكل الحر بواسطة برمجة ماتلاب, ويتم تنفيذ النمذجة ثلاثية الأبعاد. يتم تنفيذ المحاكاة في Tracepro للتحقق من صحة التصميم. هيكل التغليف الأساسي لـ LED هو تغليف وحدة أشباه الموصلات بهيكل كهربائي في راتنجات الإيبوكسي, واستخدام المسامير كأقطاب كهربائية إيجابية وسلبية لدعم الهيكل. يتكون هيكل LED بشكل رئيسي من الأقواس, الغراء الفضي, رقائق, والذهب. سلك, يتكون راتنجات الايبوكسي من خمس مواد.
بصريات التصوير لتركيبات الإضاءة LED بقدرة 1000 واط. في تصميم البصريات التصوير, النظام البصري هو أداة التصوير الرئيسية. تتم دراسة قانون انتشار الضوء بشكل أساسي من خلال مفهوم الضوء الهندسي. هناك نقص في الأبحاث المقابلة حول التغيرات في نقل الطاقة في انتشار الضوء. لكن, تختلف البصريات غير التصويرية عن بصريات التصوير. من وجهة نظر الفيزياء, يُعتقد أن الضوء يحمل طاقة مشعة مقابلة في عملية الانتشار, واتجاه انتشار الضوء هو اتجاه انتشار الطاقة الإشعاعية المقابل. لذلك, عند البدء من منظور دراسة تغيرات الطاقة, يعد النظام البصري نفسه أيضًا وسيلة تنقل الطاقة الإشعاعية المقابلة. إن عملية انتشار الضوء نفسها هي عملية نقل الطاقة المقابلة. تتبع نظرية البصريات غير التصويرية بشكل أساسي قانون انتشار الطاقة. تتم دراسة زاوية النظام البصري بأكمله. الغرض الرئيسي من تطبيق نظرية البصريات غير التصويرية هو دراسة نظام الإضاءة بأكمله, لكن نظام الإضاءة نفسه يلعب دوراً تحكمياً في نقل الطاقة الضوئية في عملية انتشار الضوء, بدلاً من لعب دور تصويري مشابه لنظرية تصوير البصريات, ولكن لا يمكن استبعاد مشاكل التصوير من التصميم غير التصويري. يتم إنتاج نظرية البصريات غير التصويرية بشكل أساسي لحل نوعين رئيسيين من المشاكل. الأول هو كيفية تعظيم الطاقة المنقولة, والآخر هو كيفية توزيع الإضاءة يتم الحصول على ما يلبي متطلبات الإضاءة على المستوى المستهدف. وتسمى هاتان المشكلتان عادةً مجموعة الضوء والإضاءة في مجال الإضاءة العامة. يمكن عادة تقسيم المكثفات إلى فئتين, واحد يسمى المركزات ثلاثية الأبعاد, والآخر هو مركزات ثنائية الأبعاد, يمكن أيضًا تسمية المكثفات ثنائية الأبعاد بالمركزات الخطية, عادة ما يتم التعبير عن نسبة التقارب للمركزات الخطية بنسبة أبعاد المدخلات والمخرجات على المقطع العرضي. للمكثف ثنائي الأبعاد والمكثف ثلاثي الأبعاد (مع الخصائص المحورية), يمكن الحصول على الحد الأقصى لقيمة c. بافتراض أن وسائط الإدخال والإخراج لها نفس معامل الانكسار عندما يكون مصدر الضوء الدائري عند اللانهاية, قيمة iθ زاوية التباعد تنبعث منها الضوء. عند المرور عبر النظام البصري, الحد الأقصى لنسبة التركيز يصل إلى 21/siniθ. عندما تتقارب زاوية الضوء الخارج والسطح الخارج ليشكلا توزيعًا ثانويًا للضوء. التوسع البصري له معنى مادي معين: يمكن استخدام التمدد البصري لتقييم تأثير العنصر البصري على معدل استخدام الطاقة للنظام البصري بأكمله, ويمكن استخدامه أيضًا لوصف خصائص شعاع الضوء نفسه. لعناصر بصرية محددة, يمثل التمدد البصري قدرة العنصر البصري على تقارب الحزمة. باستخدام مفهوم التوسع البصري, ويمكن الحكم على درجة التطابق بين نظام الإضاءة ونظام التصوير.
نموذج العدسة 1000ث تجهيزات الإضاءة LED
للحصول على نظام بصري مثالي, عند التأمل, الانكسار, نثر, وغيرها من الخسائر لا تعتبر, يتم الحفاظ على الامتداد البصري لشعاع الضوء بعد المرور عبر النظام البصري. في التصميم البصري غير التصويري, وهذا مطلوب في عملية التصميم، وهو عامل مهم للغاية يجب مراعاته من جانبين. بالنسبة لمصدر الضوء, كلما كان التوسع البصري أصغر, كلما كان ذلك أفضل. لكن, للعنصر البصري, الوضع هو عكس ذلك تماما. يجب أن يكون التمدد البصري معاكسًا للعنصر البصري. الأكبر هو الأفضل. بالطبع, كلما زاد التوسع البصري ليس هو الأفضل, لأن الزيادة في التوسع البصري لا تؤدي بالضرورة إلى نفس الدرجة من تحسين كفاءة الطاقة للنظام البصري بأكمله, ولكن سيؤدي إلى تعقيد تصميم النظام البصري. لذلك, عند تصميم الأنظمة البصرية غير التصويرية, يجب استخدام مفهوم التمدد البصري بشكل معقول للتحكم في اتجاه الضوء وتحقيق الحفاظ على التمدد البصري من أجل الحصول على معدل استخدام الطاقة الضوئية المثالي. ولتلبية متطلبات مؤشر توحيد الإضاءة, ويمكن الحصول على النموذج الصلب للعدسة عن طريق تدوير المنحنى مرة واحدة, والسطح الخارجي لنموذج العدسة لجهاز الإضاءة LED 1000w هو السطح الحر المطلوب.
تصميم 1000ث قاد ضوء تقليل الحرارة
إن نقل الحرارة لتركيبات الإضاءة LED 1000w هو عملية نقل الحرارة للمادة تحت تأثير اختلاف درجات الحرارة. لا يهم داخل كائن أو بين بعض الكائنات, طالما هناك اختلاف في درجة الحرارة, سيتم توليد الحرارة تلقائيًا بطريقة واحدة أو عدة طرق. تنتشر الأرض من درجة الحرارة المرتفعة إلى درجة الحرارة المنخفضة. هناك ثلاث طرق أساسية لنقل الحرارة: التوصيل الحراري (التوصيل الحراري), الحمل الحراري, والإشعاع الحراري. مقارنة مع مصادر الضوء التقليدية, تتميز مصابيح LED بحجمها الصغير, هيكل مدمج, وسهولة الإدخال في المصابيح المختلفة. باعتبارها الناقل لمصدر الضوء, يعد تصميم تبديد الحرارة للمصباح مهمًا جدًا لمصباح LED ليلعب مزاياه. إذا تم تصميم كفاءة تبديد الحرارة للمصباح لتكون عالية, لا يمكن فقط إطالة عمر خدمة LED, ولكن يمكن أيضًا تقليل وزن المصباح, ويمكن توسيع نطاق تطبيقه. على العكس تماما, سوف يؤثر على استخدام مزايا LED, وحتى تصبح عنق الزجاجة في تطبيقه.
لذلك, يركز هذا الفصل على تصميم المبرد. نحن نعلم أنه عادة ما يكون هناك طريقتان لتبديد الحرارة: الأول هو تبديد الحرارة النشط, إنه, ويتم تبديد الحرارة عن طريق طرق التبريد القسري مثل المراوح الخارجية, حلقات أنابيب التبريد بالماء أو الحرارة, تبريد القنوات, تبريد أشباه الموصلات, إلخ., والذي يتميز بتبديد الحرارة بكفاءة عالية, المبرد الصغير, والبنية المدمجة. العيب هو أنه سيزيد من استهلاك الطاقة الإضافية, ومراعاة متطلبات مستوى حماية المصباح, كما أنه سيزيد من صعوبة تصميم المصباح; والثاني هو تبديد الحرارة السلبي, والتي تعتمد بشكل أساسي على الحمل الحراري الطبيعي للهواء, ويتم نقل الحرارة الناتجة عن مصدر الحرارة بشكل طبيعي من خلال المشتت الحراري. تبددت في الهواء, يرتبط تأثير تبديد الحرارة بحجم المشتت الحراري. هذه الطريقة لها بنية بسيطة, ولكن كفاءة تبديد الحرارة منخفضة نسبيا. بالنسبة لنظام الإضاءة, لأنه من السهل دمج طريقة تبديد الحرارة مع هيكل المصباح, الهيكل بسيط نسبيا, ولا يلزم استهلاك طاقة إضافي. في نفس الوقت, للنظر الشامل في المعالجة, تكلفة المواد, عامل الصيانة, إلخ., يتم استخدام تبديد الحرارة السلبي. التكلفة الإجمالية منخفضة نسبيًا. في الوقت الحالي, الاتجاه السائد هو اعتماد الطريقة الثانية, والتي يمكن أن تلبي متطلبات تبديد الحرارة لنظام الإضاءة إلى أقصى حد من خلال تصميم المبرد بشكل عقلاني, وفي نفس الوقت توفير التكلفة إلى أقصى حد. تم تحسين مشعاع ضوء الشارع LED عالي الطاقة الذي تبيعه شركتنا بشكل خاص. يتكون الرادياتير من وحدتين متطابقتين.
ملخص
1000يعد مصباح LED أحد النقاط الساخنة للبحث والتطبيق في السنوات الأخيرة, خاصة بعد ظهور رقائق LED عالية الطاقة, إن تطبيق ضوء LED 1000 واط في مجال الإضاءة له اتجاه ليحل محل الإضاءة التقليدية. حالياً, لا تزال مصابيح LED تواجه مشاكل في قيادة إمدادات الطاقة تصميم, تصميم توزيع الضوء, وتصميم تبديد الحرارة. في هذه الورقة, تم تنفيذ التصميم البصري الثانوي لمصباح LED الأبيض عالي الطاقة من لامبرتيان, والعدسة ذات الشكل الحر التي تحقق البقعة المستديرة الموحدة والبقعة المستطيلة الموحدة مصممة على التوالي. في نفس الوقت, تدرس هذه المقالة أيضًا تبديد الحرارة لمصابيح LED عالية الطاقة, يشرح عملية تحسين مشتتات الحرارة المسطحة LED عالية الطاقة باستخدام وظيفة التحسين ANSYS لكتابة البرامج, ويعطي عملية تصميم منتج محدد.
