Door het onderzoek naar de lichtverdeling en warmteafvoer van 1000W LED-verlichtingsarmaturen, dit artikel begrijpt de levensduur van LED-verlichtingsarmaturen van 1000 W, de gerichtheid van de lichtopbrengst, de lichtopbrengst van 1000W LED-lichtkralen, warmteafvoercoëfficiënt, en andere gerelateerde parameters. Verbeterde de ontwerp van primaire lichtverdeling, secundaire lichtverdeling, en warmteafvoer van 1000 W LED-lichtkralen van de bestaande 1000 W LED-lichtproducten van het bedrijf. 1000w LED-lichtchips hebben de veroudering versneld en de levensduur verkort. Daarom, warmteafvoer is een cruciale factor die de ontwikkeling ervan beperkt.
Dit artikel introduceert de momenteel veel gebruikte 1000w LED-licht warmteafvoerontwerp, technologie voor warmteafvoer, producten voor warmteafvoer, en thermische analysehulpmiddelen. Gebruik ANSYS-software om een thermische analyse uit te voeren op een LED-lamp van 1000 W, de temperatuurveldverdeling van elk onderdeel wordt verkregen, die de junctietemperatuur heeft overschreden. Maximaal toegestane waarde. Via thermische analyse, de warmteafvoerstructuur van de LED-lamp is verbeterd, en de maximale temperatuur van de chip werd verlaagd tot 51,1226°C. Uit de simulatieanalyseresultaten bleek dat dit binnen het toegestane bereik lag, waarmee de haalbaarheid van het verbeterde ontwerp werd geverifieerd.
Achtergrond
In principe, het luminescentieverschijnsel van halfgeleiderapparaten kan grofweg in drie typen worden verdeeld: fotoluminescentie, elektroluminescentie, en kathodoluminescentie. De eerste vorm van luminescentie is wanneer een bepaalde hoeveelheid licht op de halfgeleider wordt gestraald, de halfgeleider zelf Een fenomeen waarbij elektronen en gaten de energie van licht absorberen en licht uitstralen. De tweede vorm van luminescentie is die waarbij een voorwaartse spanning wordt aangelegd op een halfgeleiderapparaat, elektronen en gaten bewegen als gevolg van energie, wat op zijn beurt het luminescentiefenomeen stimuleert.
Kathodoluminescentie is een fenomeen waarbij bepaalde stralen op de halfgeleider worden gestraald, de dragers van de halfgeleider absorberen energie, en vervolgens samengestelde luminescentie produceren.
De Geleid zelf is ook een halfgeleiderapparaat, en de spontane lichtemissie van de LED wordt veroorzaakt door de recombinatiebeweging tussen elektronen en gaten. Het lichtgevende principe is gebaseerd op het lichtemitterende principe van elektroluminescentie en hanteert niet het lichtemitterende principe dat vergelijkbaar is met traditionele lichtbronnen zoals gloeilampen en spaarlampen.. Het belangrijkste onderdeel van de LED is de P-N-overgang, die is samengesteld uit een N-type halfgeleider en een P-type halfgeleider, en er wordt een dunne vacuümdepletielaag gevormd tussen de halfgeleider van het P-type en de halfgeleider van het N-type. Het luminescentieproces van de P-N-overgang kan grofweg in drie processen worden verdeeld: dragerinjectie onder doorlaatspanning, samengestelde straling, en lichtenergietransmissie. Het zijn allemaal zeer kleine halfgeleiderkristallen verpakking in heldere epoxyhars. Wanneer de elektronen erin door de wafer gaan, de elektronen dissociëren zich naar het gatgebied en recombineren ermee. Op dit moment, de gaten en elektronen verdwijnen tegelijkertijd en er verschijnen fotonen. . De energie van het foton dat wordt geproduceerd door de recombinatiebeweging van elektronen en gaten is evenredig met de elektronen en gaten zelf. Echter, de energie van het foton geproduceerd door de samengestelde beweging komt overeen met de kleur van het licht dat tegelijkertijd door het foton wordt geproduceerd. Over het algemeen, binnen het spectrum van zichtbaar licht, de energie die door het spectrum van verschillende frequenties wordt gedragen, is verschillend. Violet licht en blauw licht hebben onder normale omstandigheden de meeste energie, terwijl rood licht en oranje licht de minste energie hebben. Juist vanwege het verschil in bandafstanden tussen verschillende materialen kunnen verschillende materialen verschillende kleuren licht uitstralen.
Beeldoptiek voor 1000w LED-verlichtingsarmaturen
Als een nieuw type koudelichtbron in vaste toestand, LED heeft de voordelen van een klein formaat, lang leven, hoge lichtopbrengst, energiebesparend, en milieubescherming. De brede marktvooruitzichten van 1000W LED-verlichtingsarmaturen hebben geleid tot een hoogtepunt in het onderzoek naar LED-toepassingen, vooral erin verlichting met hoog vermogen toepassingen. Echter, omdat het door de LED-chip uitgezonden licht een Lambertiaanse verdeling is, een dergelijke lichtveldverdeling is echter niet onderworpen aan secundair optisch ontwerp, als het rechtstreeks wordt toegepast op daadwerkelijke verlichtingstoepassingen met hoog vermogen, het zal ernstige lichte verspilling veroorzaken. Het secundaire optische ontwerp van LED's is het grootste probleem geworden dat de verdere promotie van LED's in verlichtingstoepassingen beperkt. De traditionele methode voor lichtontwerp kan de tekortkoming van een verkeerde inschatting niet verhelpen. De methode voor het combineren van niet-beeldvormende opticatheorie, lichtontwerpsoftware, en computerprogrammering wordt gebruikt om het secundaire optische ontwerp van 1000W LED-verlichtingsarmaturen uit te voeren. Volgens de klassiekers van de niet-beeldvormende optica Behoud van optische uitzetting en het principe van randlicht, de gebogen oppervlaktevergelijking van de lens wordt verkregen, en vervolgens worden de discrete punten van de oppervlaktelens met vrije vorm berekend door middel van Matlab-programmering, en de driedimensionale modellering wordt uitgevoerd. De simulatie wordt uitgevoerd in Tracepro om de juistheid van het ontwerp te verifiëren. De basisstructuur van LED-verpakkingen is het inkapselen van een halfgeleidermodule met een elektroluminescerende structuur in epoxyhars, en gebruik pinnen als positieve en negatieve elektroden om de structuur te ondersteunen. De LED-structuur bestaat voornamelijk uit beugels, zilveren lijm, wafeltjes, en goud. Draad, epoxyhars is samengesteld uit vijf materialen.
De beeldoptica van 1000W LED-verlichtingsarmaturen. In het ontwerp van beeldvormende optica, het optische systeem is het belangrijkste beeldvormingsinstrument. De wet van lichtvoortplanting wordt voornamelijk bestudeerd via het concept van geometrisch licht. Er is een gebrek aan overeenkomstig onderzoek naar de veranderingen in de energieoverdracht bij de voortplanting van licht. Echter, Niet-beeldvormende optica verschilt van beeldvormende optica. Vanuit het perspectief van de natuurkunde, Er wordt aangenomen dat licht tijdens het voortplantingsproces overeenkomstige stralingsenergie met zich meedraagt, en de voortplantingsrichting van het licht is de overeenkomstige voortplantingsrichting van de stralingsenergie. Daarom, wanneer we vertrekken vanuit het perspectief van het bestuderen van energieveranderingen, het optische systeem zelf is ook een medium dat de overeenkomstige stralingsenergie doorgeeft. Het voortplantingsproces van licht zelf is het overeenkomstige energieoverdrachtsproces. De niet-beeldvormende opticatheorie volgt voornamelijk de wet van deze energievoortplanting. De hoek van het hele optische systeem wordt bestudeerd. Het belangrijkste doel van de toepassing van de niet-beeldvormende opticatheorie is het bestuderen van het gehele verlichtingssysteem, maar het verlichtingssysteem zelf speelt een controlerende rol bij de transmissie van lichtenergie tijdens het proces van lichtvoortplanting, in plaats van een beeldgevende rol te spelen vergelijkbaar met de theorie van de beeldvormende optica, Maar beeldproblemen kunnen niet worden uitgesloten van niet-beeldvormend ontwerp. De niet-beeldvormende opticatheorie wordt hoofdzakelijk geproduceerd om twee belangrijke soorten problemen op te lossen. Eén daarvan is hoe je de overgedragen energie kunt maximaliseren, en de andere is hoe de verdeling van de verlichtingssterkte dat aan de verlichtingseisen voldoet, wordt verkregen op het doelvlak. Deze twee problemen worden op het gebied van algemene verlichting gewoonlijk lichtverzameling en verlichting genoemd. Concentrators kunnen doorgaans in twee categorieën worden verdeeld, één wordt driedimensionale concentrators genoemd, de andere is tweedimensionale concentrators, tweedimensionale concentrators kunnen ook lineaire concentrators worden genoemd, de convergentieverhouding van lineaire concentrators wordt gewoonlijk uitgedrukt door de verhouding van de invoer- en uitvoerafmetingen op de dwarsdoorsnede. Voor de tweedimensionale condensor en de driedimensionale condensor (met asymmetrische kenmerken), de maximale waarde van c kan worden verkregen. Ervan uitgaande dat de invoer- en uitvoermedia dezelfde brekingsindex hebben wanneer de cirkelvormige lichtbron zich op oneindig bevindt, de waarde van iθ De divergentiehoek straalt licht uit. Bij het passeren van het optische systeem, de maximale concentratieverhouding max bereikt 21/siniθ. Wanneer de hoek van het uittredende licht en het uittredende oppervlak samenkomen om een secundaire lichtverdeling te vormen. De optische uitzetting heeft een bepaalde fysieke betekenis: de optische expansie kan worden gebruikt om de invloed van het optische element op de energiebenuttingsgraad van het gehele optische systeem te evalueren, en het kan ook worden gebruikt om de kenmerken van de lichtbundel zelf te beschrijven. Voor specifieke optische elementen, de optische uitzetting vertegenwoordigt het vermogen van het optische element om de bundel te convergeren. Gebruikmakend van het concept van optische expansie, de mate van afstemming tussen het verlichtingssysteem en het beeldvormingssysteem kan worden beoordeeld.
Lensmodel van 1000w LED-verlichtingsarmaturen
Voor een ideaal optisch systeem, wanneer reflectie, breking, verstrooiing, en andere verliezen worden niet in aanmerking genomen, de optische verlenging van de lichtbundel blijft behouden nadat hij door het optische systeem is gegaan. In niet-beeldvormend optisch ontwerp, dit is vereist in het ontwerpproces. Een zeer belangrijke factor waarmee rekening moet worden gehouden, heeft twee aspecten. Voor de lichtbron, hoe kleiner de optische uitzetting, hoe beter. Echter, voor het optische element, de situatie is precies het tegenovergestelde. De optische uitzetting moet voor het optische element het tegenovergestelde zijn. Hoe groter is hoe beter. Natuurlijk, hoe groter de optische expansie is niet hoe beter, omdat de toename van de optische uitzetting niet noodzakelijkerwijs dezelfde mate van verbetering van de energie-efficiëntie met zich meebrengt voor het gehele optische systeem, maar zal ervoor zorgen dat het ontwerp van het optische systeem ingewikkeld wordt. Daarom, bij het ontwerpen van optische systemen zonder beeldvorming, het concept van optische expansie moet redelijkerwijs worden gebruikt om de trend van licht te beheersen en het behoud van optische expansie te realiseren om de ideale benuttingsgraad van de lichtenergie te verkrijgen. En om te voldoen aan de vereisten van de verlichtingsuniformiteitsindex, het solide model van de lens kan worden verkregen door de curve één keer te draaien, en het buitenoppervlak van het lensmodel van de 1000W LED-lamp is het gewenste oppervlak met vrije vorm.
Ontwerp van 1000w Geleid licht koellichaam
De warmteoverdracht van 1000W LED-verlichtingsarmaturen is het warmteoverdrachtsproces van materie onder invloed van temperatuurverschil. Het maakt niet uit binnen een object of tussen sommige objecten, zolang er maar een temperatuurverschil is, de warmte wordt op één of meerdere manieren spontaan gegenereerd. De grond verspreidt zich van hoge temperatuur naar lage temperatuur. Er zijn drie basismanieren voor warmteoverdracht: warmtegeleiding (warmtegeleiding), warmte convectie, en warmtestraling. Vergeleken met traditionele lichtbronnen, LED's onderscheiden zich door hun kleine formaat, compacte structuur, en eenvoudig inbrengen in diverse lampen. Als drager van de lichtbron, het warmteafvoerontwerp van de lamp is erg belangrijk voor de LED om zijn voordelen te benutten. Als de warmtedissipatie-efficiëntie van de lamp hoog is ontworpen, niet alleen kan de levensduur van de LED worden verlengd, maar ook het gewicht van de lamp kan worden verminderd, en het toepassingsbereik kan worden uitgebreid. Integendeel, het zal het gebruik van LED-voordelen beïnvloeden, en zelfs een knelpunt worden in de toepassing ervan.
Daarom, dit hoofdstuk richt zich op het ontwerp van de radiator. We weten dat er meestal twee methoden voor warmteafvoer zijn: de eerste is actieve warmteafvoer, dat is, warmteafvoer wordt uitgevoerd door geforceerde koelmethoden zoals externe ventilatoren, waterkoeling of warmtepijplussen, microkanaalkoeling, halfgeleiderkoeling, enz., die wordt gekenmerkt door warmteafvoer. Hoog rendement, kleine radiateur, en compacte structuur. Het nadeel is dat het extra energieverbruik hierdoor toeneemt, en rekening houdend met de vereisten van het beschermingsniveau van de lamp, het zal ook de moeilijkheidsgraad van het lampontwerp vergroten; de tweede is passieve warmteafvoer, die voornamelijk afhankelijk is van de natuurlijke convectie van de lucht, en de door de warmtebron gegenereerde warmte wordt op natuurlijke wijze overgedragen via het koellichaam. In de lucht verspreid, het warmteafvoereffect houdt verband met de grootte van het koellichaam. Deze methode heeft een eenvoudige structuur, maar de efficiëntie van de warmtedissipatie is relatief laag. Voor het verlichtingssysteem, omdat de warmteafvoermethode gemakkelijk te combineren is met de structuur van de lamp, de structuur is relatief eenvoudig, en er is geen extra stroomverbruik vereist. Tegelijkertijd, voor een uitgebreide afweging van de verwerking, materiaal kosten, onderhoudsfactor, enz., passieve warmteafvoer wordt gebruikt. De totale kosten zijn relatief laag. Op dit moment, de mainstream richting is om de tweede methode toe te passen, die in de grootste mate kan voldoen aan de warmteafvoervereisten van het verlichtingssysteem door de radiator rationeel te ontwerpen, en tegelijkertijd de kosten zoveel mogelijk besparen. Een krachtige LED-straatverlichtingsradiator die door ons bedrijf wordt verkocht, is specifiek geoptimaliseerd. De radiator is samengesteld uit twee identieke modules.
Samenvatting
1000w LED-licht is de afgelopen jaren een van de hotspots van onderzoek en toepassing, vooral na de opkomst van krachtige LED-chips, de toepassing van 1000w LED-licht op het gebied van verlichting kent een trend om traditionele verlichting te vervangen. Momenteel, LED's kampen nog steeds met problemen voeding aandrijven ontwerp, lichtverdeling ontwerp, en warmteafvoerontwerp. In dit document, het secundaire optische ontwerp van de Lambertiaanse krachtige witlicht-LED wordt uitgevoerd, en de vrije-vormlens die de uniforme ronde vlek en de uniforme rechthoekige vlek realiseert, is respectievelijk ontworpen. Tegelijkertijd, dit artikel bestudeert ook de warmteafvoer van krachtige LED's, legt het optimalisatieproces uit van krachtige LED-platte koellichamen met behulp van de ANSYS-optimalisatiefunctie om programma's te schrijven, en geeft een specifiek productontwerpproces.
