La simulazione termica semplifica la progettazione di apparecchi LED.
Gestione termica nella progettazione di sistemi LED
Ogni forma di illuminazione elettrica produce un sottoprodotto indesiderato: il calore.
Nel caso dell’illuminazione a incandescenza e fluorescente, generazioni di ingegneri hanno sviluppato modi per minimizzare e / o deviare il calore da apparecchi di illuminazione e fissaggi. Ma l’illuminazione a LED, oggi in crescente quantità e varianti, pone nuove e diverse sfide. Lo spostamento verso i sistemi di illuminazione a LED in tutto il mondo accelera all’aumentare dell’importanza del risparmio energetico e della riduzione di impiego di materiali pericolosi.
L’accumulo di calore può ridurre l’emissione luminosa di un LED e causare uno spostamento del colore e allo stesso tempo, accorciare la vita utile del componente.
È stato detto che la gestione termica è di gran lunga l’aspetto più critico della progettazione di sistemi LED. Da un punto di vista ingegneristico, questo può significare imparare a lavorare con strumenti e procedure che vanno oltre i domini della progettazione meccanica ed elettronica.
Fortunatamente una serie di soluzioni per la progettazione termica sono pronte a semplificare il viaggio dell’ingegnere attraverso le sfide della misurazione e validazione termica.
Validazione del concept di progetto
Costruire e testare una serie di prototipi fisici per la validazione è costoso e time consuming, perciò solitamente i progettisti utilizzano altri metodi basati su software in questa fase iniziale della progettazione.
L’approccio preferito è usare l’analisi fluidodinamica computazionale (CFD) per simulare il dispositivo proposto in forma virtuale. Questo metodo è molto più flessibile rispetto alla prototipazione hardware per le prime proposte di design, e altrettanto efficace. Con il comportamento di un modello virtuale ben caratterizzato, può iniziare la prototipazione hardware con una buona comprensione di ciò che funziona e cosa no.
Storicamente le simulazioni CFD erano affidate ad analisti con competenze specialistiche in matematica avanzata e fluidodinamica, e a complessi strumenti di modellazione necessari per il lavoro di CFD.
I recenti progressi hanno portato la tecnologia CFD all’ingegnere meccanico, semplificando e accelerando drasticamente l’analisi.
Il nuovo processo, noto come frontloading, sposta la simulazione CFD all’inizio del processo di progettazione, consentendo ai progettisti di valutare opzioni di progettazione e ottimizzazione delle prestazioni del prodotto così come l’affidabilità.
La simulazione anticipata richiedere che lo strumento CFD sia incorporato in un ambiente MCAD standard come PTC Creo, CATIA V5, Il software Siemens NX ™ e Solid Edge® per consentire allo staff di ingegneri meccanici di sviluppare modelli e testare le proprietà di dispersione del calore in un progetto di un apparecchio illuminotecnico.
Un’applicazione CFD con frontload completo come il software Simcenter FLOEFD ™:
- Utilizza le dimensioni e le caratteristiche fisiche del progetto proposto memorizzato all’interno dell’applicazione MCAD utilizzando direttamente la geometria MCAD
- Rileva e traccia i solidi e gli spazi di flusso, creando una mesh di calcolo ottimizzata
- Aiuta il progettista ad impostare condizioni al contorno
- Fornisce automaticamente le impostazioni di controllo della soluzione e aiuta a garantire la convergenza quando il risolutore è in esecuzione.
Lo step di flow simulation / analisi della CFD anticipata come eseguito da Simcenter FLOEFD è indispensabile per affinare le proposte di design. È molto meno costoso che costruire e testare una successione di prototipi fisici e l’automazione integrata nella CFD anticipata significa che la preparazione per il primo ciclo di valutazione è breve e
ogni tentativo successivo, ancora più veloce. È un ambiente che incoraggia la sperimentazione fino a quando il design è veramente ottimizzato.
