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幾十年來，世界各地的運(yùn)動(dòng)隊(duì)都會(huì)在晚上競賽和練習(xí)。但是，最近幾年，你可能曾經(jīng)留意到，球場上的一些區(qū)域比以前愈加明亮了。這是為什么呢?

依托 LED 技術(shù)的球場內(nèi)外

為了進(jìn)步可持續(xù)性，許多體育組織選擇用發(fā)光二極管(LED)技術(shù)來取代他們體育場館的傳統(tǒng)照明系統(tǒng)。LED節(jié)能燈燈泡不只比傳統(tǒng)的白熾燈泡更節(jié)能，而且更亮。有以下四點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

• 維護(hù)生物多樣性

• 降低運(yùn)營本錢

• 創(chuàng)造和擴(kuò)展綠色產(chǎn)品和效勞市場

• 其他更多的好處

球場左近的燈光可以讓球隊(duì)不時(shí)競賽到深夜。

一種常用來為各種戶外(和室內(nèi))體育場館和球場照明的 LED節(jié)能燈燈泡是 LED 玉米燈泡。就像一個(gè)運(yùn)發(fā)起將日常生活和體育鍛煉融入到一個(gè)時(shí)間表中一樣，LED 燈泡必需將許多功用融入到一個(gè)系統(tǒng)中。經(jīng)過仿真，工程師可以研討和更好天文解 LED 技術(shù)背后的原理。我們將在今天的文章中討論一個(gè)例子。

多功用 LED 燈泡

走進(jìn)一家五金店，經(jīng)過庭院家具、燒烤架和戶外電源設(shè)備的陳列臺(tái)，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一片 LED 玉米燈泡劃一地藏在一個(gè)特地用于照明設(shè)備的過道里。在這個(gè)區(qū)域，你可以看到各種各樣大小、樣式和價(jià)錢不同的 LED 燈。它們通常由一二百個(gè)微小的發(fā)光二極管組成，排列在一同并固定在金屬或環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)上。非常貼切地，LED 玉米燈泡是以與它們外形相似的蔬菜命名的：玉米棒。

玉米 LED 燈泡的共同外形可能會(huì)吸收消費(fèi)者的眼球，但正是它們的節(jié)能性能讓它們成為高強(qiáng)度放電(HID)和白熾燈泡的搶手替代品。與白熾燈泡相比，LED 估量將儉省 75% 的能源，運(yùn)用壽命可延長 25 倍。(參考1)。

為了增加它們的多功用性，這些燈泡的色溫范圍從 2700K 到 6000K。LED燈泡的色溫代表燈的顏色。高開爾文(5500K-6500K)的燈泡是亮白色，低開爾文(2700-3000K)的燈泡是暖白色。

LED 玉米燈泡有多種作風(fēng)，可適用于室外和室內(nèi)應(yīng)用，照亮從車庫和倉庫到高速公路和體育場的一切中央。

設(shè)計(jì) LED 的應(yīng)戰(zhàn)

固然 LED 通常被以為比傳統(tǒng)燈泡更有高效，但在將電轉(zhuǎn)化為光方面，它們?nèi)匀徊皇?100% 的有效。它們的一些能量以熱量的方式釋放出來。這種熱量會(huì)滯留在燈泡的頸部，招致燈泡中的電子元件(如芯片)隨著時(shí)間的推移而退化。因此，有些人曾經(jīng)留意到，LED 的壽命只是其包裝上承諾的壽命的一小部分。因此，熱管理是設(shè)計(jì) LED 燈泡時(shí)的一個(gè)重要思索要素。

傳熱建?？梢杂脕韮?yōu)化 LED 燈泡設(shè)計(jì)的幾何外形和材料，估量燈泡內(nèi)將會(huì)發(fā)作的最高溫度。今天，我們將探求 LED 玉米燈泡的熱模型。

在 COMSOL 中模擬 LED 燈泡

LED 燈泡冷卻教程模型

LED 燈泡冷卻教程模型經(jīng)過思索 LED 芯片的加熱、浮力驅(qū)動(dòng)氣流的冷卻和周圍環(huán)境的輻射來估量 LED 玉米燈泡的溫度。此外，還思索了能量傳輸和動(dòng)量傳輸之間的耦合，來計(jì)算 LED 燈泡內(nèi)外的非等溫氣流。

模型概述

模型燈泡由以下部分組成:

• 透明丙烯酸塑料，頂部有 6 個(gè)孔

• 8 個(gè)橫向 PCB 支持 18 個(gè) LED 芯片

• 1 個(gè)頂部 PCB 支持 12 個(gè) LED 芯片一個(gè)鋼底座

燈泡的總功率為 5W。

建模結(jié)果

運(yùn)用固體和流體傳熱和層流接口計(jì)算了燈泡內(nèi)外氣流的溫度分布和速度大小。

如下圖所示，本研討中 LED 芯片的最高溫度抵達(dá) 76 °C。自然對(duì)流的最大速度量級(jí)為 0.2m/s。

研討理想生活中的 LED 燈泡設(shè)計(jì)

在教程文檔中，我們做了一些之前從未做過的事情：將模擬結(jié)果與我們中止的真實(shí)實(shí)驗(yàn)中止比較!

在我們的實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè) LED 燈泡被固定在一個(gè)垂直的板上，它們的屬性與教程模型中的 LED 燈泡相似。它們經(jīng)過 230V 交流家用電流供電。兩個(gè)燈泡內(nèi)部的溫度是用一個(gè)基本的紅外攝像機(jī)計(jì)算出來的。72°C 是觀察到的最高溫度(接近本教程中觀察到的最高溫度)。

和教程模型一樣，實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用的兩個(gè)玉米燈泡都有一個(gè)塑料維護(hù)層，這有助于維護(hù)它們的二極管不受外界環(huán)境的影響，比如灰塵。

固然我們可能需求一個(gè)更細(xì)致的實(shí)驗(yàn)來給出模型和理想之間差距的精確定量，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以作為概念的證明。細(xì)致來說，它強(qiáng)調(diào)了 LED 燈泡的冷卻受其垂直或水平方向的影響最小。這些結(jié)果與 LED 燈泡冷卻教程模型的結(jié)果吻合較好。