شبیه سازی انتقال حرارت لامپ LED _ یکی از انواع لامپ های LED که معمولاً برای روشن کردن استادیوم ها و زمین های ورزشی مختلف در فضای باز (و سرپوشیده) استفاده می شود لامپ ذرت LED است. مانند ورزشکاری که زندگی روزمره و تمرینات ورزشی را در یک برنامه قرار می دهد، لامپ های LED باید عملکردهای زیادی را در یک سیستم قرار دهند. با شبیه سازی، مهندسان می توانند مکانیسم های پشت فناوری LED را بررسی کرده و بهتر درک کنند. ما یک نمونه را در پست وبلاگ امروز بررسی خواهیم کرد.

یک لامپ LED همه کاره

شکل منحصر به فرد لامپ های ذرت LED ممکن است چیزی باشد که چشم مصرف کنندگان را به خود جلب می کند، اما بهره وری انرژی آنها است که آنها را به جایگزینی محبوب برای لامپ های با شدت بالا (HID) و لامپ های رشته ای تبدیل می کند. در مقایسه با لامپ‌های رشته‌ای، انتظار می‌رود لامپ‌های ال‌ای‌دی 75 درصد انرژی کمتری مصرف کنند و تا 25 برابر طول عمر بیشتری داشته باشند.

برای افزودن به تطبیق پذیری آنها، این لامپ ها دارای طیف وسیعی از دمای رنگ هستند، از 2700K تا 6000K. دمای رنگ لامپ های LED نشان دهنده رنگ نور آنها است. یک لامپ با کلوین بالا (5500K-6500k) یک رنگ سفید روشن خواهد بود، در حالی که یک لامپ با کلوین پایین (2700-3000K) یک رنگ سفید گرم خواهد بود.

از آنجایی که لامپ‌های ذرت LED در سبک‌های مختلفی تولید می‌شوند، برای کاربردهای داخلی و خارجی مناسب هستند و همه چیز را از گاراژها و انبارها گرفته تا بزرگراه‌ها و استادیوم‌ها را روشن می‌کنند.

چالش های طراحی LED :

اگرچه LED ها اغلب کارآمدتر از لامپ های سنتی در نظر گرفته می شوند، اما هنوز 100٪ در تبدیل برق به نور کارآمد نیستند. مقداری از نیروی آنها به صورت گرما خارج می شود. این گرما می تواند در گردن لامپ به دام بیفتد، که می تواند باعث شود قطعات الکترونیکی موجود در لامپ (مانند تراشه های آن) به مرور زمان تخریب شوند. در نتیجه، برخی متوجه شده‌اند که LED‌ها کسری از عمری که روی بسته‌بندی آن‌ها وعده داده شده دوام می‌آورند. بنابراین، مدیریت حرارتی در طراحی لامپ های ال ای دی یکی از نکات مهم است.

آموزش کامسول شبیه سازی انتقال حرارت لامپ می‌تواند برای بهینه‌سازی هندسه و مواد طراحی لامپ LED و تخمین حداکثر دمایی که در داخل لامپ رخ می‌دهد استفاده شود. در اینجا، مدل حرارتی یک لامپ ذرت LED را بررسی می کنیم.

مدل سازی یک لامپ LED :

مدل آموزش خنک کننده لامپ ال ای دی 

مدل آموزشی خنک‌کننده لامپ LED، دمای یک لامپ LED را با در نظر گرفتن گرمایش تراشه‌های LED، خنک‌سازی ناشی از جریان هوای شناور و تشعشعات محیط اطراف تخمین می‌زند. علاوه بر این، جریان هوای غیر گرمایی داخل و خارج لامپ LED را با در نظر گرفتن جفت بین انتقال انرژی و انتقال حرکت محاسبه می کند.

نمای کلی مدل :

لامپ مدل سازی شده از موارد زیر تشکیل شده است:

پلاستیک اکریلیک شفاف با 6 سوراخ در بالا

8 PCB جانبی که از 18 تراشه LED پشتیبانی می کنند

یک PCB برتر که از 12 تراشه LED پشتیبانی می کند

یک پایه فولادی

توان کل لامپ 5 وات است.

در زیر می توانید دو زاویه متفاوت از یک چهارم هندسه لامپ LED را مشاهده کنید. توجه داشته باشید که تراشه های LED، ساخته شده از رزین اپوکسی، به رنگ نارنجی نشان داده شده اند. PCBهای ساخته شده از آلومینیوم به رنگ قهوه ای نشان داده شده اند.

نمای جلویی از هندسه لامپ LED، که موقعیت تراشه های LED را روی PCB جانبی (سمت چپ) برجسته می کند. نمایی که موقعیت تراشه های LED را در PCB بالایی نشان می دهد (راست).

نتایج مدلسازی

رابط های انتقال حرارت در جامدات و سیالات و جریان آرام برای محاسبه توزیع دما و مقدار سرعت جریان هوا در داخل و خارج از لامپ استفاده می شود.

همانطور که در نتایج زیر نشان داده شده است، تراشه های LED در این مطالعه به حداکثر دمای ~76 درجه سانتیگراد می رسند. حداکثر بزرگی سرعت همرفت طبیعی جریان ~0.2 متر بر ثانیه است.

نمای جلویی از هندسه لامپ LED، که موقعیت تراشه های LED را روی PCB جانبی (سمت چپ) برجسته می کند. نمایی که موقعیت تراشه های LED را در PCB بالایی نشان می دهد (راست)..

مطالعه طراحی لامپ LED در زندگی واقعی

در مستندات آموزشی، ما کاری را انجام می‌دهیم که قبلاً انجام نداده‌ایم: نتایج شبیه‌سازی را با یک آزمایش واقعی که توسط ما انجام شده است مقایسه کنید!

در آزمایش ما، دو لامپ ال‌ای‌دی، با خواص مشابه با لامپ ال‌ای‌دی مدل‌سازی شده در مدل آموزشی، روی یک تخته عمودی ثابت می‌شوند. آنها از طریق جریان 230 ولت AC خانگی تغذیه می شوند. دمای داخل هر دو لامپ با استفاده از یک دوربین اصلی مادون قرمز محاسبه می شود. ~72 درجه سانتیگراد حداکثر دمای مشاهده شده است (نزدیک به حداکثر دمای مشاهده شده در آموزش).

اگرچه برای ایجاد یک توافق کمی دقیق بین مدل و واقعیت به آزمایش دقیق‌تری نیاز است، این آزمایش به عنوان اثبات مفهوم عمل می‌کند. به طور خاص، نشان می دهد که خنک کننده یک لامپ ال ای دی حداقل تحت تأثیر جهت گیری آن، چه عمودی یا افقی است. این نتایج با نتایج مدل آموزشی LED Bulb Cooling مطابقت خوبی دارد.