浅谈高温对电脑灯相关材料的影响

2013年11月07日
来源:本站原创  作者:彩熠
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概要

舞台灯具的散热技术是产品研发的重点和难点,合理的散热技术及相关材料的利用,将有助于提升产品的品质和提高产品使用寿命。

新闻详细

电脑灯是光、机、电的完美结合,光会产生热量,热量集聚就变成高温,高温势必会对灯具使用材料提出要求,那么怎样解决材料在电脑灯的高温下的应用就是我们设计工程师必须考虑的问题。

在这里我想跟给大家浅谈一下电脑灯应对高温选用材料的一些要求和解决方法:

一、光源(灯泡)

灯泡生产厂家对灯泡的温度都有一个限额值,这个额定值指的是内置钼片的限量温度,早期时1200W短弧进口泡最高限温为350度,后期产品把额定温度值提高到450度,有的已经提高到了500度,这也是在灯具设计时必须要考虑的因素,若疏忽这点,就会付出了相应的代价。如灯泡过热,钼片与电极接驳处发热打火烧黑、玻璃开裂漏气;但灯胆也不能太冷,太冷也会造成灯泡过早爆裂,这两种情况都会危及到灯泡的使用寿命。

现在国内外电脑灯基本上使用都是风冷技术,对于灯泡来说也不是风量越大越好,而是风冷的位置要对,灯泡只需对灯泡引脚散热,灯胆只需少量的风冷,如集中对灯胆散热,灯泡在启动时金属卤化物元素无法得到充分的电离,且一直工作在不正常状态,长期这样灯泡内部发黑,灯泡也无法充分亮起来。所以既要考虑灯泡引脚的散热,又要考虑到灯胆的温度,灯胆的温度可以用灯泡的安装在灯具内与裸泡时的内外压差来计算。

二、光学材料

反光碗、光学镜组件、色片、玻璃图案片高温情况下出现的问题主要是开裂、脱膜和色漂移,所以在选材上首先应考虑的是材料的耐温特性,然后是加工工艺(切割、渡膜)和散热技术。在设计及安装上还要注意的材质的膨胀系数,值得注意的是同一玻璃冷热不均衡或冷热骤变情况下最容易开裂,所以必须要作这方面的测试,另在设计上尽量减小此等影响。

1、降低温度方法:一般采用阻隔、滤除、风冷三种方法

2、阻隔法,就是利用光谱的特性,在高温玻璃上镀上一层膜系,这层膜它只能让冷光源(380nm—780nm可见光)通过,大部分红外光(大于780nm)被阻断,这就是灯具中通常说的隔热片的作用。

3、滤除法,就是通过反光碗的膜层处理与材质的特性,反射冷光源(可见光)而穿透过去的是热光源,这就是灯具中常说的冷光膜反光碗。

4、风冷,就是利用风机产生气流使冷热交替来达到散热的目的

5、安装:固定时要考虑玻璃及紧固材料的热冷时的膨胀系数,紧固时不能太紧也不能太松,既不能松脱也不能绷裂。

三、金属材料

高温处的金属材料通常采用铝质材料,比如图案片、光闸片、频闪片、图案轮、颜色轮及电机支架。

1、首先要考虑的也是材料高温特性,值得提醒的是工作在高温处的活动件,如轴承,传动齿轮的高温特性致关重要,如高温后膨胀、生锈、氧化、断裂等性能变差现象。

2、加工工艺要有要求,既要考虑温度影响,又要考虑灯具灯光的特殊要求。比如金属图案片一面镀黑,另一面着本色就是基于上述考虑。还有玻璃图案,如一面镀黑一面镀膜就需要考虑装配要求,镀黑面必须背对光源,否则就会很容易脱膜与开裂。

2、散热,可采用风冷,根据具体情况决定吹风、抽风方案,或采用风道定向利用集中风量方式散热,抽风风机要考虑风机本身的耐温度特性。

3、也可利用遮挡或光反射原理来避开高温

四、电子、电器元件

电子、电器元件对温度相当敏感,一旦超过它的限额温度就会影响它的稳定性。所以必须要了解镇流器、开关电源、电机、交流电容工作时的温度要求、PCB主板的相关电子元件(CPU、驱动IC)及周边电子元件的环境温度,同时还要考虑灯具不同的安装方式以及揺头电脑灯体的不同朝向温度对灯具温度的影响。

1、镇流器、开关电源、电机、交流电容可采取自然冷却的铝型材散热或直接风冷,风冷也可利用风道引领风向,如利用风冷加铝型材散热方式,将铝型材竖放比平放散热效率可提高15%;表面氧化发黑处理,散热效率也能提高15%左右。如单靠铝型材散热,必须考虑散热器之间的接触热阻,触点之间必须涂上硅油。

2、特别注意的是CPU、功率管、驱动IC及电子元件工作温度范围,一旦超越此限温就会产生热保护、性能不稳定或直接造成整机瘫痪,所以PCB板的安装位置尽量避开高温和强光直照,可利用风冷或自然冷却的铝型材散热。

3、风冷时还需考虑到尘埃、烟流度、湿度对电子元件的绝缘和腐蚀,所以吹风、抽风及过滤方式是我们在设计和测试时需要重视的。

五、线材,传动皮带

1、经过高温处的线材表面护套必须是耐高温材料,如外护套为铁弗龙及耐高温硅胶线,也可在普通线上增加高温套管防止强光辐射损坏外表护套

2、长期工作在高温处的传动皮带,普通材料就会产生硬化、开裂,最后断裂,所以皮带在选材上必须考虑其温度的特性,另在设计上尽量避开强光照射。

六、塑胶材料

灯具上的塑胶材料要考虑的是其阻燃性、防紫外线辐射性能及其高温特性。

七、温度保护

温度保护的目的,既要保证灯具在设定的环境温度下正常工作,又要保证灯具意外高温后迅速切断热源保护灯具。

灯具正常工作时其安全环境温度一般设置为40摄氏度,我们将以限定温度为≥45摄度的环境条件下进行亮泡测试。开关电源、电子镇流器、灯具高温区都会安装温度开关,测试时我们应考虑灯具不同的安装方式以及揺头电脑灯体的不同朝向温度对灯具的影响,侦测45摄氏度的环境下全方位工作状况、散热风机关、开后温度升、降状况,测试温度保护开关的动作温度与设计位置是否合理,能否真正起到热保护作用。

 

怎样更好地规避和合理处理高温对电脑灯的影响,特别是大功率电脑灯显得更为重要,这将是我们设计产品时工程师值得研究的一个大课题。

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