Orku-hagkvæm lýsing hefur verið umbreytt meðLED rör lýsing, en langlífi þess og frammistaða fer eftir tveimur mikilvægum þáttum: hitaleiðni og endingu efnisins. LED rörhús er nauðsynlegt til að stjórna hitaafköstum, vernda innri hluta og viðhalda burðarvirki við margvíslegar umhverfisaðstæður. Með því að nota rannsóknir og nýjungar í iðnaði að leiðarljósi, skoðar þessi grein hvernig efnisvísindi og varmaverkfræði hafa samskipti við hönnun LED rörhúsa.
Hvernig húsnæðisefni hafa áhrif á hitastýringu
Ál: Hefðbundinn valkostur
Vegna einstakrar hitaleiðni (200–250 W/m·K), sem dreifir hita frá LED flísum, heldur ál áfram að vera vinsælt efni. Það er hentugur fyrir viðskipta- og iðnaðarumhverfi vegna léttrar hönnunar og tæringarþols. En vegna mikillar rafleiðni, þarf ál fleiri lög af einangrun til að koma í veg fyrir skammhlaup, sem gerir hönnunina flóknari. Polymer Composites: Juggling Performance and Cost
Sterk staðgengill kemur með nýlegri þróun í fjölliða samsettum efnum, svo sem pólýamíð kvoða blandað með fylliefni og logavarnarefni. Til að ná varmaleiðni yfir 1,0 W/m·K, til dæmis, er hitadrefandi-resin samsetning sem inniheldur 40–65% pólýamíð plastefni, 33,5–59,8% málmhýdroxíð logavarnarefni og 0,2–1,5% pólýtetraflúoróetýlen (PTFE) samtímis{9 viðhaldi rafviðnáms og dreifingu{9} af fylliefnum (eins og bórnítríði eða ólífrænum oxíðum) hefur áhrif á hitauppstreymi þessara efna, þau eru léttari og ódýrari í framleiðslu en málmar. Nýjungar í PVC og mannvirkjum
Hitaleiðni er bætt með PVC-byggðum húsum með sikksökkuðum yfirborðsútskotum og hitaleiðandi sílikonlögum, sem auka yfirborðsflatarmál. Hönnun trapisulaga holrúms í PVC-húsum stýrir loftstreymi og útilokar heita reiti, sem bætir líftíma rafrásaspjalda um 20–30%. Slík hönnun tekur einnig á innri lélegri hitaleiðni PVC (0,1–0,25 W/m·K) með rúmfræðilegri hagræðingu.
Hönnunaraðferðir til að auka endingu
Umhverfisþol og IP einkunnir
Húsin verða að þola raka, ryk og efnafræðilega útsetningu. IP65/IP67-flokkaðir girðingar eru með lokuðum tengingum og tæringarþolinni-húð til að verjast innrás. Til dæmis koma sílikonþéttingar og pólýkarbónat endalokar í veg fyrir að vatn komist inn í utanhússuppsetningar, en UV-stöðugðar fjölliður standast gulnun og stökkleika.
Vélrænn styrkur og titringsþol
Í iðnaðarnotkun verða húsin fyrir vélrænni álagi vegna titrings eða árekstra. Styrkt fjölliða samsett efni, eins og gler-trefja-styrkt pólýkarbónat, auka togstyrk (allt að 70 MPa) og lágmarka aflögun. Byggingarþættir eins og riflaga veggir eða höggdeyfandi festingar draga enn frekar úr álagsstyrk 10. Hitahringur og niðurbrot efnis
Endurtekin upphitunar- og kælingarlotur geta valdið þreytu efnis. Þótt álhús séu traust, geta álhús myndað örbrot á lóðamótum, en fjölliður eins og pólýfenýlensúlfíð (PPS) hafa minni þenslu og hærri hitastöðugleika (allt að 220 gráður) . 10. Hröðunarprófanir á öldrun tryggja að húsin viðhalda meira en 90% af upprunalegum vélrænni eiginleikum sínum með því að líkja eftir hitahringrásarvirkni.
Nýjungar og aðferðir fyrir hitaleiðni
Aðferðir við óvirka kælingu
Náttúruleg convection: Með því að auka yfirborðsflatarmál um 30 til 50%, bæta álhlífar með lokuðum áli hitaleiðni með loftstreymi.
Geislunarkæling: Anodized ál og önnur húðun með mikilli-geislun auka geislunarhitatap, sem í ákveðnum hönnun stendur fyrir 30% af heildarvarmaflutningi.
Kerfi fyrir virka kælingu
Lítil viftur eða hitarafkælir (TECs) lækka mótshitastig (Tj) innhár-afl LED rörum 15–20 gráður. En vegna aukinnar flóknar og orkunotkunar eru þessi kerfi sjaldnar notuð í hefðbundnum forritum. Efni fyrir hitaviðmót (TIMs)
TIM, eins og fasa-breyta efnasambönd eða kísill-feiti, fylla út rýmið á milli LED eininga og húsa og lækka hitaþol um 40–60%. Til dæmis seinkar 20 µm -þykkt lag af hitaleiðandi sílikoni í PVC hýsum fyrir niðurbroti holrýmis um 8–12 gráður . 55.
Iðnaðarumsóknir og dæmisögur
Dæmi 1: Fjölliðahús með AcuSolve varmahermi
PVC girðing með þremur 1,4W LED var gerð fyrirmynd í rannsókn með Altair AcuSolve CFD hugbúnaði. Gert var ráð fyrir stöðugu-ástandi Tj upp á 60 gráður með eftirlíkingum sem innihéldu geislun og náttúrulega convection, sem var í samræmi við tilraunagögn (Mynd 2). Í samanburði við hefðbundna álhönnun náði hönnunin 25% aukningu á hitaleiðni með því að hámarka bil milli ugga til að koma í veg fyrir stöðnun lofts. 6. Tilfelli 2: FR4 PCB samþætting með afkastamikilli
Þrátt fyrir að halda sömu hitauppstreymi (8 gráður /W) leiddi það til 30% lækkunar á kostnaði að skipta út-málmkjarna PCB (MCPCB) fyrir FR4 hvarfefni með hitauppstreymi. Í 3,3V/0,35A fyrirkomulagi minnkaði hitaleiðni í gegnum koparspor og gegnumrásir Tj í 60,4 gráður, sem sýnir hagkvæmni fyrir meðal-aflLED rör.
Erfiðleikar og horfur
Viðskipti-og efnistakmarkanir
Málmar á móti fjölliðum: Þó fjölliður spari peninga og veiti hönnunarfrelsi kallar lakari hitaleiðni þeirra á uppbótaraðferðir eins og virka kælingu eða fylliefni.
Endurvinnanleiki: Vegna halógenaðra efna er erfitt að endurvinna PVC hlíf, jafnvel þótt þau séu á sanngjörnu verði. Lífrænar-fjölliður, svo sem fjölmjólkursýra, verða sífellt lífvænlegri staðgengill.
Ný tækni
ELMs (Engineered Living Materials): Með því að innihalda líffilmur framleiddar af bakteríum eða sjálfgræðandi fjölliðum, er hægt að gera hlíf sem geta lagað örsprungur eða lagað sig að hitaálagi 7 möguleg.
Gervigreind-drifin hönnun: 50% minna fé er varið í frumgerðir þegar uggaform og efnissamsetning eru fínstillt með vélrænum reikniritum
Þróun LED slönguhússins er háð því að ná jafnvægi á milli háþróaðra hitauppstreymislausna og endingar efnis. Þó framfarir í sjálfbærum efnum og líkanatækni lofi að endurmóta staðla iðnaðarins, þá hafa ál- og fjölliðasamsetningar sérstakt ávinning. Húsnæðisefni munu halda áfram að vera lykilþáttur í frammistöðu og áreiðanleika þar sem LED tækni þróast í átt að meiri skilvirkni og snjöllari hönnun.
