Blog


Ako sú vyrobené LED žiarovky

 

Ako sú vyrobené LED žiarovky

Pred sto a tridsiatimi rokmi dokončil Thomas Edison prvý úspešný trvalý test žiarovky. S niektorými postupnými zlepšeniami, Edisonova základná technológia odvtedy svietila svet. Toto sa chystá zmeniť. Sme na vrchole revolúcie osvetlenia založenej na polovodičoch, ktorá nakoniec nahradí žiarovky spoločnosti Edison s oveľa energeticky úspornejším riešením osvetlenia. Solidné LED osvetlenie nakoniec nahradí takmer všetky stovky miliárd svetelných a žiarivkových svetiel, ktoré sa dnes používajú na celom svete. V skutočnosti ako krok na ceste minulý rok prezident Obama odhalil nové, prísnejšie normy osvetlenia, ktoré podporia postupné vyraďovanie žiaroviek (ktoré sú už v niektorých častiach Európy zakázané).

Aby sme pochopili, ako sú revolučné LED žiarovky rovnako ako prečo sú stále drahé, je poučné, aby sme sa pozreli na to, ako sa vyrábajú a porovnávajú to s výrobou žiaroviek. Tento článok skúma, ako sa vyrábajú žiarovky a potom kontrasty, ktoré sa spracúvajú s popisom typického výrobného procesu LED žiaroviek.

led dioda

Takže začneme pohľadom na to, ako sa vyrábajú tradičné žiarovky. Zistíte, že ide o klasický príklad automatizovaného priemyselného procesu vylepšeného v viac ako storočí skúseností.

Zatiaľ čo jednotlivé typy žiaroviek sa líšia veľkosťou a výkonom, všetky z nich majú tri základné časti: vlákno, žiarovku a základňu. Vlákno je vyrobené z volfrámu. Zatiaľ čo veľmi krehké, volfrámové vlákna môžu odolávať teplotám 4500 stupňov a viac. Pripojovacie alebo prívodné vodiče sú zvyčajne vyrobené z drôtu z niklového železa. Tento drôt sa ponorí do boraxového roztoku, aby bol drôt viac priľnavý ku sklu. Samotná žiarovka je vyrobená zo skla a obsahuje zmes plynov, zvyčajne argónu a dusíka, ktoré zvyšujú životnosť vlákna. Vzduch sa čerpá z banky a nahradí sa plynom. Štandardizovaná základňa drží celú zostavu na mieste. Základňa je známa ako "skrutková základňa Edison". Hliník sa používa na vonkajšej strane a sklo používané na izoláciu vnútra základne.

Pôvodne vyrábaná ručne, výroba žiaroviek je takmer úplne automatizovaná. Najprv sa vlákno vyrába použitím postupu známeho ako výkres, v ktorom sa volfrám zmieša so spojivovým materiálom a pretiahne cez trysku (tvarovaný otvor) do jemného drôtu. Ďalej je drôt navinutý okolo kovovej tyče nazývanej tŕň, aby sa mohol formovať do jeho správneho zvinutého tvaru, a potom sa zahrieva v procese známeho ako žíhanie, zmäkčovanie drôtu a jeho štruktúra je viac rovnomerná. Tŕň sa potom rozpustí v kyseline.

Po druhé, zvinuté vlákno je pripevnené k prívodným vodičom. Prívodné vodiče majú na svojich koncoch háčiky, ktoré sú buď stlačené nad koncom vlákna, alebo vo väčších žiarovkách, bodovo zvárané.

Po tretie, sklenené žiarovky alebo puzdrá sa vyrábajú pomocou pásového stroja. Po zahriatí v peci sa pohybuje plynulá páska skla pozdĺž dopravného pásu. Presne vyrovnané vzduchové trysky vyfukujú sklenené otvory v dopravnom páse do foriem, čím vytvárajú obaly. Pásový stroj pohybujúci sa pri najvyššej rýchlosti môže produkovať viac ako 50 000 žiaroviek za hodinu. Po vyfukovaní obalov sa ochladzujú a potom sa odrezávajú z pásového stroja. Ďalej je vnútorná strana banky pokrytá silikagélom, aby sa odstránilo oslnenie spôsobené žeravým, nekrytým vláknom. Štítok a výkon sa potom vyrazia na vonkajšiu stranu každého krytu.

Po štvrté, základňa banky je tiež skonštruovaná pomocou foriem. Je vyrobená s priehlbinami v tvare skrutky, takže sa ľahko zapadne do zásuvky svietidla.

Po piate, akonáhle sa vlákno, základňa a žiarovka vyrobia, sú namontované spolu strojmi. Najprv sa vlákno namontuje na driekovú zostavu, pričom jej konce sú upnuté na dva prívodné vodiče. Ďalej sa vzduch vo vnútri banky odstráni a plášť sa naplní zmesou argónu a dusíka.

Nakoniec je základňa a žiarovka uzavreté. Podstavec sa posúva na koniec sklenenej banky, takže nie je potrebný žiadny iný materiál, ktorý by ich udržal spolu. Namiesto toho ich prispôsobivé tvary umožňujú, aby boli dva kusy pevne držané spolu, pričom prívodné drôty sa dotýkajú hliníkovej základne, aby sa zabezpečil správny elektrický kontakt. Po testovaní sa žiarovky umiestnia do ich obalov a dodávajú spotrebiteľom.

Žiarovky sa testujú na životnosť a pevnosť žiarovky. Aby sa dosiahli rýchle výsledky, vybrané žiarovky sa naskrutkujú do skúšobných žľabov a svietia na úrovniach, ktoré sú ďaleko nad normálnou hodnotou. To poskytuje presné meranie, ako dlho bude žiarovka trvať za normálnych podmienok. Testovanie sa vykonáva vo všetkých výrobných závodoch, ako aj v niektorých nezávislých testovacích zariadeniach. Priemerná životnosť bežnej domácej žiarovky je 750 až 1000 hodín, v závislosti od výkonu.

LED žiarovky sú postavené na polovodičových polovodičových zariadeniach, takže led ziarovky výrobný proces sa najviac podobá tomu, ktorý sa používa na výrobu elektronických výrobkov, ako sú PC matka dosky.

Svetlo dióda (LED) je elektrický obvod v pevnom stave, ktorý generuje svetlo pohybom elektrónov v polovodičovom materiáli. Technológia LED bola od konca šesťdesiatych rokov okolo, ale za prvých 40 rokov sa LED diódy používali predovšetkým v elektronických zariadeniach na výmenu miniatúrnych žiaroviek. V poslednom desaťročí pokroky v technológii konečne zvýšili svetelný výkon dostatočne vysoký, aby LED začali vážne konkurovať žiarovkám a fluorescenčným žiarovkám. Rovnako ako pri mnohých technológiách, keďže výrobné náklady klesajú, každá následná generácia LED tiež zlepšuje kvalitu svetla, výkon na watt a riadenie tepla.

Počítačový priemysel je vhodný na výrobu LED osvetlenia. Proces nie je úplne iný ako vytváranie počítačovej základnej dosky. Spoločnosti, ktoré vyrábajú LED diódy, vo všeobecnosti nie sú v oblasti osvetlenia, alebo sú menšou časťou ich podnikania. Majú tendenciu byť polovodičové domy, ktoré sú šťastné, keď ich vyrábajú, čo je dôvod, prečo ceny za LED diódy s vysokým výkonom klesli takmer za posledných 15 rokov.

Samotné LED žiarovky sú čiastočne drahé, pretože na dosiahnutie rozsiahleho osvetlenia namiesto úzkeho lúča potrebujú niekoľko LED, a náklady na montáž zvyšujú celkovú cenu. Okrem toho zostavy pozostávajúce z polí LED vytvárajú viac príležitostí pre chyby produktu.

LED dióda sa skladá zo štyroch základných komponentov: doska s LED diódami, chladič, napájací zdroj a plášť. Svetlá začínajú ako holé dosky s plošnými spojmi (PCB) a prvky LED s vysokou svietivosťou prichádzajú zo samostatných tovární, ktoré sa špecializujú na výrobu týchto komponentov. Samotné LED prvky vytvárajú trochu tepla, takže PCB používaná v osvetľovacích zariadeniach je špeciálna. Namiesto štandardného nevodivého sendviča z epoxidových vlákien a sklenených vlákien je obvodová doska umiestnená na tenkej vrstve hliníka, ktorá slúži ako chladič.

Hliníková doska používaná na osvetlenie LED je pokrytá nevodivým materiálom a vodivými medenými stopovými líniami, ktoré vytvárajú obvodovú dosku. Spájkovacia pasta sa potom aplikuje na správne miesta a potom stroje na technológiu povrchovej montáže (SMT) umiestňujú malé dosky LED elementov, integrované obvody ovládačov a iné komponenty na dosku pri veľmi vysokých rýchlostiach.

Kruhový tvar tradičnej žiarovky znamená, že väčšina LED dosiek s plošnými spojmi je kruhová, takže pre ľahkú manipuláciu sa niekoľko menších kruhových dosiek plošných spojov skombinuje do jednej väčšej obdĺžnikovej dosky s plošnými spojmi, ktoré dokáže spracovať automatizované stroje SMT. Premýšľajte o tom, ako sa zásobník na koláče pohybuje z jedného stroja do druhého pozdĺž dopravného pásu, potom na konci jednotlivé kusy koláčov sa uvoľnia zo zásobníka.

Poďme sa pozrieť na výrobné kroky pre typickú LED žiarovku, ktorá má nahradiť štandardnú žiarovku s Edison Screw. Uvidíte, že je to veľmi odlišný proces od vysoko automatizovaných procesov používaných na výrobu našich známych žiaroviek. A napriek tomu, čo si možno predstavujete, ľudia sú stále veľmi nevyhnutnou súčasťou výrobného procesu, a to nielen pre testovanie a zabezpečenie kvality.

Akonáhle väčšie listy dosiek s plošnými spojmi LED prešli cez pájkovú pec (horúcovzdušnú pec, ktorá roztaví spájkovú pastu), sú rozdelené na jednotlivé dosky s malými obvodmi a napájacie vodiče sa ručne spájajú.

Malý napájací zdroj umiestnený v telese žiarovky prechádza obdobným procesom alebo môže byť dodaný kompletný z inej továrne. V oboch prípadoch sú výrobné kroky rovnaké; najprv prechádza PCB cez linky SMT a potom ide na manuálnu dvojitú in-line balík (DIP), kde dlhý rad pracovníkov v továrni pridáva súčasne jednu súčasť. DIP sa vzťahuje na dva paralelné rady vedenia vyčnievajúce zo strán obalu. Súčasťou DIP sú všetky integrované čipy a čipové zásuvky.

Zatiaľ čo LED diódy sa spaľujú niekoľkokrát dlhšie ako žiarovky alebo CFL a vyžadujú menej ako polovicu energie, potrebujú nejakú formu pasívneho chladiča, ktorý udržuje vysoko výkonné LED diódy v dôsledku prehriatia. Doska s obvodom LED, ktorá je vyrobená z hliníka s hrúbkou 1,6 - 2 mm, vedie teplo z tuctu LED prvkov do kovového rámu chladiča a tým udržiava teplotu pod kontrolou. Hliníkové PCB sa niekedy označujú ako "dosky s plošnými spojmi s kovovým jadrom" a hoci sú vyrobené z vodivého materiálu, biely povlak je elektricky izolovaný. Aluminiová doska je zaskrutkovaná na mieste v chladiči, ktorý tvorí dolnú polovicu LED žiarovky.

Potom sa doska napájacieho konektora upevní na mieste pomocou lepidla. Malý napájací zdroj konvertuje sieťový napájací zdroj 120 / 240V na nižšie napätie (12V alebo 24V), zapadá do dutiny za hliníkovou doskou.

Sestava škrupiny pozostáva z uzamknutia škrupiny na mieste pomocou skrutiek. Plastový kryt pokrýva napájací zdroj a spája sa s kovovým chladičom a doskou s obvodmi LED. Vetracie otvory sú súčasťou prístroja, aby umožnili únik horúceho vzduchu. Zapojenie svorky zásuvky vyžaduje pripojenie drôtu na žiarovku. Potom je pripojený shell.

Ďalej sa dokončené LED diódy vysielajú na testovanie a led pásiky kontrolu kvality. Skúška napaľovania zvyčajne trvá 30 minút. Dokončená LED žiarovka je potom napájaná, aby sa zistila, či funguje správne a spálila po dobu 30 minút. Existuje tiež test úniku a rozpadu vysokého napätia a spotreba energie a skúška účinníka. Vzorky z výrobného cyklu sa skúšajú na únik vysokého napätia, spotrebu energie a výkonový faktor (účinnosť).

Hotové žiarovky prejdú jedným konečným krokom lisovania, keď je kovová zásuvková základňa zvlnená na mieste, sú označené čiarovým kódom a identifikované s číslami šarží. Používajú sa vonkajšie bezpečnostné štítky a žiarovka je napustená informáciami, ako je značka a číslo modelu. Nakoniec, všetko, čo zostalo, je upevniť na priehľadný plastový kryt LED, ktorý je nalepený na mieste.

Po poslednej kontrole, aby sa uistili, že všetky diely LED svietiaceho svetla sú tesné, potom sú zabalené do jednotlivých krabičiek a žiarovky sú dodávané von.

Takže, ak ste sa pýtali, prečo sú LED žiarovky tak drahé dnes, toto vysvetlenie, ako sa vyrábajú a ako sa porovnávajú s výrobou klasických žiaroviek, by malo pomôcť. Odhaľuje však aj to, prečo budú náklady v nasledujúcich rokoch dramaticky klesať. Rovnako ako náklady na výrobu iných produktov na báze polovodičov dramaticky klesli v dôsledku štandardizácie, automatizácie a ďalších kľúčových krokov pozdĺž výrobnej krivky výroby, rovnaké neúprosné sily znižujú náklady na výrobu LED žiaroviek.


Úspora pneumatík 15.08.2019
Interpretácia zubov vypadávajúceho snu 15.08.2019
Veľké veci robiť v Montreale, Quebec, Kanada 15.08.2019
Šťastný deň nezávislosti! Vychutnajte si všetky nezávislé spôsoby oslavovania vášho národa alebo dovolenky 15.08.2019
Ako vaša rodina zubár môže pomôcť s úzkosť zubného úradu 15.08.2019
10 módnych chýb, ktoré môžu zničiť váš vzhľad 15.08.2019
Komplexné poistenie vozidla - uistite sa, že ste pochopili podrobnosti 15.08.2019
Inlay a Onlay Postup 15.08.2019
Inovatívni zubári a ich príspevky do terénu 15.08.2019
Ako usporiadať pohreb - Mnoho ľudí plánuje, kým žijú 15.08.2019
Úvod do zubných koruniek 15.08.2019
Zapálené dásky sú znakom väčšieho nebezpečenstva 15.08.2019
Guilin Travel v čínskom novom roku 15.08.2019
Počul, chuť a perspektíva 15.08.2019
Ako fotografovať zobrazenie ohňostrojov 15.08.2019
Invisalign - tri C neviditeľné, odnímateľné ramená 15.08.2019
Kúpiť pneumatiky pre automobily, ktoré sú najvyššej kvality 15.08.2019
Atény by mohli byť tou najlepšou dovolenkou, ktorú budete mať niekedy! 15.08.2019
LED vodotesné pásy sú ideálne pre vonkajšie osvetlenie 15.08.2019
Ako sú vyrobené LED žiarovky 15.08.2019