Vegna lengri líftíma og orkusparnaðar,LED rör ljóseru nú mikið notaðar í íbúðarhúsnæði, verslun og iðnaði. Hins vegar ræður burðarvirki og titringsþol húsnæðis þeirra hversu vel þau virka við krefjandi aðstæður. LED rör verða að þola vélræna álag án þess að fórna virkni eða öryggi á stöðum eins og flutningamiðstöðvum sem verða fyrir tíðum jarðskjálftum eða iðnaði með stórum vélum. Tæknihugtökin, efnisframfarirnar og hönnunartæknin sem tryggja að LED slönguhýsin þoli vélrænt álag og titring eru skoðuð í þessari grein.
Gildi byggingarheilleika LED húsnæðis
Hvað felur í sér skipulagsheilleika?
Geta húss til að halda lögun sinni, verja innri hluti og standast aflögun við truflanir eða kraftmikla álag er þekkt sem burðarvirki. Þegar um er að ræða LED slöngur felur þetta í sér:
Að styðja við þyngd innri íhluta, eins og PCB og rekla, er þekkt sem burðargeta-.
Höggþol: Hæfni til að standast óviljandi fall eða högg á meðan verið er að setja það upp.
Hæfni til að standast hringlaga álag án þess að brotna er þekkt sem þreytuþol.
Brot á burðarvirki getur leitt til:
áhættu tengd rafmagni (óvarinn vír).
minnkuð hitastýring vegna bilaðra hitastýringa.
ótímabært niðurbrot á lumens (skemmd LED).
Prófanir og iðnaðarstaðlar
LED rörhúsnæði þarf að uppfylla kröfur eins og:
Titringsprófun (tíðnisvið: 10–150 Hz) er fjallað um í IEC 60068-2-6.
UL 1993: Höggþol og vélrænni styrkur.
ASTM D638: Prófun á togstyrk fjölliða.
Til dæmis, LED rör verða að standast 1,8 metra fallpróf sem krafist er samkvæmt UL 1993, og hús þeirra verða enn að vera heil og virka eftir höggið.
Efni til að bæta burðarvirki
Vegna mikils styrkleika-til-þyngdarhlutfalls (flæðiþol: 145–215 MPa), eru álblöndur (eins og 6063-T5) mikið notaðar. Anodized húðun bætir tæringarþol og yfirborðshörku (allt að 60 Rockwell B). Hins vegar, með langvarandi álagi, getur sveigjanleiki áls leitt til óafturkræfra aflögunar.
Styrktar fjölliður: Stöðugleiki og höggþol
Blöndur af akrýlónítríl bútadíen stýreni (ABS) og pólýkarbónati (PC) eru ríkjandi í fjölliðahúsum vegna þeirra:
hár höggstyrkur (PC: 60-95 kJ/m²).
léttur (1,2 g/cm³ í þéttleika).
UV vörn er nauðsynleg til notkunar utandyra.
Gler-trefja-styrktar fjölliður (GFRP) draga úr varmaþenslu og auka togstyrk (allt að 150 MPa) við erfiðar aðstæður.
Hönnun sem er blendingur: Blanda fjölliðum við málma
Ákveðin hús sameina fjölliðahlífar með álgrindum. Til dæmis veitir pólýkarbónatskel höggvörn og rafeinangrun, en álhryggur býður upp á stífleika.
Titringsþol hönnunartækni
Að þekkja uppsprettur titrings
Dæmigerðar orsakir titrings eru:
Tíðni sem notuð er í iðnaðarvélum er á bilinu 20 til 100 Hz.
5–30 Hz í rútum, lestum eða flugvöllum er tíðni flutninga.
Lág-tíðni sveiflur (10–50 Hz) í loftræstikerfi.
Langvarandi útsetning getur leitt til:
Ómun: Aukinn titringur á eðlistíðni húsnæðisins.
Örsprungur sem myndast á streitustöðum er merki um þreytu efnisins.
PCB losun eða bilanir í lóðasamskeyti eru dæmi um að íhlutir losni.
Vélbúnaður dempunar
Viscoelastic efni: Með því að umbreyta hreyfiorku í hita, gúmmí- eða sílikonpúðar gleypa titring.
Stilltir massademparar: Ómun tíðni er hlutlaus með örsmáum mótvægi.
Auka stífleika og koma í veg fyrir titringsflutning með því að nota riflaga eða bylgjulaga hönnun (Mynd 1).
Hönnun með endanlegum þáttagreiningu (FEA)
Streitudreifing við titring er hermt með því að nota FEA hugbúnað, eins og ANSYS Mechanical. Með því að bæta við þríhyrningslaga rifbein minnkaði álagsstyrkur við 50 Hz titring um 35%, samkvæmt dæmisögu um pólýkarbónathús.
Dæmi um flutninga og iðnaðarnotkun
Dæmi 1: LED rör í bifreiðaframleiðslu
Í færibandi þar sem vélfæraarmar framleiða titring á bilinu 25 til 80 Hz, skipti þýskur framleiðandi út flúrrör fyrir LED. Úrræðið:
Efni: PA66 hús styrkt með glertrefjum.
Hönnun: PCB voru fest við húsið með innri álfestingum.
Þar af leiðandi, eftir eitt ár, voru engar bilanir (samanborið við 15% með álhúsum).
Dæmi 2: Lýsing á lestarstöðvum
Tókýó neðanjarðarlestLED rörurðu fyrir 5–30 Hz titringi frá lestum sem fóru um. Hönnunin innihélt:
Kísileinangrarnir sem sitja á milli festingarklemmanna og hússins eru þekktir sem dempandi ermar.
Skrúfulosun var eytt með því að nota smellu-samskeyti.
Niðurstaðan var 90% minnkun á bilunum af völdum titrings-.
Nýjungar og erfiðleikar
Takmarkanir á efni
Skriðaflögun: Við langvarandi álag geta fjölliður eins og ABS skekkst.
Hita-Titringstenging: Fjölliður verða mýkri við hitun, sem dregur úr viðnám þeirra gegn titringi.
Nýjar nálganir
3D-Prentaðar grindur: Álhús með gyroid ramma lágmarka þyngd án þess að fórna styrk.
Sjálf-græðandi fjölliður: Til að laga brot sem stafa af titringi gefa örhylki út græðandi efni.
Samsett efni úr koltrefjum veita þrisvar sinnum stífni en áli en vega helmingi minna (mynd 3).
Vistvæn-væn verkfræði
Lífræn-pólýamíð og lokað-ál eru dæmi um endurvinnanlegt efni sem er að verða vinsælli. „GreenLED“ línan frá Philips, til dæmis, notar 85% endurunnið pólýkarbónat án þess að fórna titringsþoli.
Framtíðarhorfur
IoT samþætting og snjöll efni
Piezoelectric skynjarar: Innbyggðir skynjarar fylgjast með álagi og spá um viðhaldsþörf.
Hús sem „sjálf-stífna“ við titring eru þekkt sem lögun-minni málmblöndur.
Gervigreind-Krifið hönnunaraukning
Toppfræði-bjartsýni hús sem hámarka náttúrutíðni aðskilnað frá ytri titringi og lágmarka þyngd eru framleidd með því að nota skapandi gervigreind tækni eins og nTopology.
FyrirLED rörHús í krefjandi umhverfi, burðarvirki og titringsþol eru nauðsynleg. Nákvæmniverkfræði er möguleg með tölvuverkfærum, en þróun í efnisfræði -frá koltrefjasamsetningum til sjálf-græðandi fjölliða- er að endurskilgreina endingarviðmið. Framtíðarhúsnæði mun líklega innihalda endurvinnanlegt efni og rauntíma heilsuvöktun þar sem fyrirtæki leggja meiri áherslu á sjálfbærni og snjalltækni, sem tryggir að LED rör endist í heimi sem verður kraftmeiri með hverjum deginum sem líður.
