Blog


Jak jsou vyrobeny LED žárovky

 

Jak jsou vyrobeny LED žárovky

Před sto a třiceti lety dokončil Thomas Edison první úspěšný trvalý test žárovky. S některými postupnými zlepšeními, Edisonova základní technologie mezitím svítila svět. Toto se chystá změnit. Jsme na vrcholu revoluce osvětlení založené na polovodičích, která nakonec nahradí žárovky společnosti Edison s mnohem energeticky úspornějším řešením osvětlení. Solidní LED osvětlení nakonec nahradí téměř všechny stovky miliard světelných a zářivkových světel, které se dnes používají na celém světě. Ve skutečnosti jako krok na cestě loni prezident Obama odhalil nové, přísnější normy osvětlení, které podpoří postupné vyřazování žárovek (které jsou již v některých částech Evropy zakázáno).

Abychom pochopili, jak jsou revoluční LED žárovky stejně jako proč jsou stále drahé, je poučné, abychom se podívali na to, jak se vyrábějí a porovnávají to s výrobou žárovek. Tento článek zkoumá, jak se vyrábějí žárovky a potom kontrasty, které se zpracovávají s popisem typického výrobního procesu LED žárovek.

Takže začneme pohledem na to, jak se vyrábějí tradiční žárovky. Zjistíte, že jde o klasický příklad automatizovaného průmyslového procesu vylepšeného v více než století zkušeností.

Zatímco jednotlivé typy žárovek se liší velikostí a výkonem, všechny z nich mají tři základní části: vlákno, žárovku a základnu. Vlákno je vyrobeno z wolframu. Zatímco velmi křehké, wolframové vlákna mohou odolávat teplotám 4500 stupňů a více. Připojovací nebo přívodní vodiče jsou obvykle vyrobeny z drátu z niklového železa. Tento drát se ponoří do boraxového roztoku, aby byl drát více přilnavý ke sklu. Samotná žárovka je vyrobena ze skla a obsahuje směs plynů, obvykle argonu a dusíku, které zvyšují životnost vlákna. Vzduch se čerpá z banky a nahradí se plynem. Standardizovaná základna drží celou sestavu na místě. Základna je známá jako "šroubová základna Edison". Hliník se používá na vnější straně a sklo používané pro izolaci vnitřku základny.

Původně vyráběná ručně, výroba žárovek je téměř úplně automatizovaná. Nejprve se vlákno vyrábí použitím postupu známého jako výkres, ve kterém se wolfram smíchá se pojivovým materiálem a přetáhne přes trysku (tvarovaný otvor) do jemného drátu. Dále je drát navinutý kolem kovové tyče zvané trn, aby se mohl formovat do jeho správného svinutého tvaru, a potom se zahřívá v procesu známého jako žíhání, změkčování drátu a jeho struktura je více rovnoměrná. Trn se pak rozpustí v kyselině.

Zadruhé svinuté vlákno je připevněno k přívodním vodičem. Přívodní vodiče mají na svých koncích háčky, které jsou buď stlačené nad koncem vlákna nebo ve větších žárovkách, bodově svařované.

Zatřetí skleněné žárovky nebo pouzdra se vyrábějí pomocí pásového stroje. Po zahřátí v peci se pohybuje plynulá páska skla podél dopravního pásu. Přesně vyrovnané vzduchové trysky vyfukují skleněné otvory v dopravním pásu do forem, čímž vytvářejí obaly. Pásový stroj pohybující se při nejvyšší rychlosti může produkovat více než 50 000 žárovek za hodinu. Po vyfukování obalů se ochlazují a pak se odřezávají z pásového stroje. Dále je vnitřní strana banky pokrytá silikagelem, aby se odstranilo oslnění způsobené žhavým, nekrytým vláknem. Štítek a výkon se pak vyrazí na vnější stranu každého krytu.

Začtvrté základna banky je také zkonstruována pomocí forem. Je vyrobena s prohlubněmi ve tvaru šroubu, takže se snadno zapadne do zásuvky svítidla.

Zapáté, jakmile se vlákno, základna a žárovka vyrobí, jsou namontovány spolu stroji. Nejprve se vlákno namontuje na bederní sestavu, přičemž její konce jsou upnuty na dva přívodní vodiče. Dále se vzduch uvnitř banky odstraní a plášť se naplní směsí argonu a dusíku.

led pasy

Nakonec je základna a žárovka uzavřeny. Podstavec se posouvá na konec skleněné baňky, takže není zapotřebí žádný jiný materiál, který by je udržel spolu. Namísto toho je přizpůsobivé tvary umožňují, aby byly dva kusy pevně drženy spolu, přičemž přívodní dráty se dotýkají hliníkové základny, aby se zajistil správný elektrický kontakt. Po testování se žárovky umístí do jejich obalů a dodávají spotřebitelům.

Žárovky se testují na životnost a pevnost žárovky. Aby se dosáhlo rychlé výsledky, vybrané žárovky se našroubují do zkušebních žlabů a svítí na úrovních, které jsou daleko nad běžnou hodnotou. To poskytuje přesné měření, jak dlouho bude žárovka trvat za normálních podmínek. Testování se provádí ve všech výrobních závodech, tak v některých nezávislých testovacích zařízeních. Průměrná životnost běžné domácí žárovky je 750 až 1000 hodin, v závislosti na výkonu.

LED žárovky jsou postaveny na polovodičových polovodičových zařízeních, takže výrobní proces se nejvíce podobá tomu, který se používá na výrobu elektronických výrobků, jako jsou PC matka desky.

Světlo dioda (LED) je elektrický obvod v pevném stavu, který generuje světlo pohybem elektronů v polovodičovém materiálu. Technologie LED byla od konce šedesátých let kolem, ale za prvních 40 let se LED diody používaly především v elektronických zařízeních na výměnu miniaturních žárovek. V posledním desetiletí pokroky v technologii konečně zvýšily světelný výkon dostatečně vysoký, aby LED začali vážně konkurovat žárovkám a fluorescenčním žárovkám. Stejně jako u mnoha technologiích, protože výrobní náklady klesají, každá následná generace LED také zlepšuje kvalitu světla, výkon na watt a řízení tepla.

Počítačový průmysl je vhodný na výrobu LED osvětlení. Proces není úplně jiný než vytváření počítačové základní desky. Společnosti, které vyrábějí LED diody, obecně nejsou v oblasti osvětlení nebo jsou menší částí jejich podnikání. Mají tendenci být polovodičové domy, které jsou šťastné, když je vyrábějí, což je důvod, proč ceny za LED diody s vysokým výkonem klesly téměř za posledních 15 let.

Samotné LED žárovky jsou částečně drahé, protože k dosažení rozsáhlého osvětlení namísto úzkého paprsku potřebují několik LED, a náklady na montáž zvyšují celkovou cenu. Kromě toho sestavy sestávající z polí LED vytvářejí více příležitostí pro chyby produktu.

LED dioda se skládá ze čtyř základních komponent: deska s LED diodami, chladič, napájecí zdroj a plášť. Světlá začínají jako holé desky s plošnými spoji (PCB) a prvky LED s vysokou svítivostí přicházejí ze samostatných továren, které se specializují na výrobu těchto komponentů. Samotné LED prvky vytvářejí trochu tepla, takže PCB používaná v osvětlovacích zařízeních je speciální. Namísto standardního nevodivého sendviče z epoxidových vláken a skleněných vláken je obvodová deska umístěna na tenké vrstvě hliníku, která slouží jako chladič.

Hliníková deska používaná na osvětlení LED je pokryta nevodivým materiálem a vodivými měděnými stopovými liniemi, které vytvářejí obvodovou desku. Pájecí pasta se pak aplikuje na správná místa a pak stroje na technologii povrchové montáže (SMT) umisťují malé desky LED elementů, integrované obvody ovladačů a jiné komponenty na desku při velmi vysokých rychlostech.

Kruhový tvar tradiční žárovky znamená, že většina LED desek s plošnými spoji je kruhová, takže pro snadnou manipulaci se několik menších kruhových desek plošných spojů zkombinuje do jedné větší obdélníkové desky s plošnými spoji, které dokáže zpracovat automatizované stroje SMT. Přemýšlejte o tom, jak se zásobník na koláče pohybuje z jednoho stroje do druhého podél dopravního pásu, pak na konci jednotlivé kusy koláčů se uvolní ze zásobníku.

Pojďme se podívat na výrobní kroky pro typickou LED žárovku, která má nahradit standardní žárovku s Edison Screw. Uvidíte, že je to velmi odlišný proces od vysoce automatizovaných procesů používaných k výrobě našich známých žárovek. A přesto, co si lze představujete, lidé jsou stále velmi nezbytnou součástí výrobního procesu, a to nejen pro testování a zajištění kvality.

Jakmile větší listy desek s plošnými spoji LED prošli pájkovú pec (horkovzdušnou pec, která roztaví pájené pastu), jsou rozděleny na jednotlivé desky s malými obvody a napájecí vodiče se ručně spojují.

Malý napájecí zdroj umístěný v tělese žárovky prochází obdobným procesem nebo může být dodán kompletní z jiné továrny. V obou případech jsou výrobní kroky stejné; nejprve prochází PCB přes linky SMT a pak jde na manuální dvojitou in-line balík (DIP), kde dlouhá řada pracovníků v továrně přidává současně jednu součást. DIP se vztahuje na dva paralelní řady vedení vyčnívající ze stran obalu. Součástí DIP jsou všechny integrované čipy a čipové zásuvky.

Zatímco LED diody se spalují několikrát déle než žárovky nebo CFL a vyžadují méně než polovinu energie, potřebují nějakou formu pasivního chladiče, který udržuje vysoce výkonné LED diody v důsledku přehřátí. Deska s obvodem LED, která je vyrobena z hliníku o tloušťce 1,6 - 2 mm, vede teplo z tuctu LED prvků do kovového rámu chladiče a tím udržuje teplotu pod kontrolou. Hliníkové PCB se někdy označují jako "desky s plošnými spoji s kovovým jádrem" a přestože jsou vyrobeny z vodivého materiálu, bílý povlak je elektricky izolován. Aluminiová deska je zašroubována na místě v chladiči, který tvoří dolní polovinu LED žárovky.

Pak se deska napájecího konektoru upevní na místě pomocí lepidla. Malý napájecí zdroj konvertuje napájecí zdroj 120 / 240V na nižší napětí (12V nebo 24V), zapadá do dutiny za hliníkovou deskou.

Sestava skořápky sestává z uzamčení skořápky na místě pomocí šroubů. Plastový kryt pokrývá napájecí zdroj a spojuje se s kovovým chladičem a deskou s obvody LED. Větrací otvory jsou součástí přístroje, aby umožnily únik horkého vzduchu. Zapojení svorky zásuvky vyžaduje připojení drátu na žárovku. Pak je připojen shell.

Dále se dokončené LED diody vysílají na testování a kontrolu kvality. Zkouška vypalování obvykle trvá 30 minut. Dokončená LED žárovka je pak napájena, aby zjistila, zda funguje správně a spálila po dobu 30 minut. Existuje také test úniku a rozpadu vysokého napětí a spotřeba energie a zkouška účiníku. Vzorky z výrobního cyklu se zkoušejí na únik vysokého napětí, spotřebu energie a výkonový faktor (účinnost).

Hotové žárovky projdou jedním konečným krokem lisování, když je kovová zásuvková základna zvlněná na místě, jsou označeny čárovým kódem a identifikovány s čísly šarží. Používají se vnější bezpečnostní štítky a žárovka je napuštěna informacemi, jako je značka a číslo modelu. Nakonec, vše, co zůstalo, je upevnit na průhledný plastový kryt LED, který je nalepen na místě.

Po poslední kontrole, aby se ujistili, že všechny díly LED svítícího světla jsou těsné, pak jsou zabaleny do jednotlivých krabiček a žárovky jsou dodávány ven.

led pásky

Takže, pokud jste se ptali, proč jsou LED žárovky tak drahé dnes, toto vysvětlení, jak se vyrábějí a jak se porovnávají s výrobou klasických žárovek, by mělo pomoci. Odhaluje však i to, proč budou náklady v následujících letech dramaticky klesat. Stejně jako náklady na výrobu jiných produktů na bázi polovodičů dramaticky klesly v důsledku standardizace, automatizace a dalších klíčových kroků podél výrobní křivky výroby, stejné neúprosné síly snižují náklady na výrobu LED žárovek.


Jak jsou vyrobeny LED žárovky 27.04.2019
Vodotěsné LED pásy jsou ideální pro venkovní osvětlení 27.04.2019
Případová studie: Použití listu peněžních toků 23.04.2019
Pronájem jeřábů je daleko nadprůměrný než nákup samotného jeřábu 23.04.2019
Plán řízení bezpečnosti staveb - krátkodobé a dlouhodobé výhody 23.04.2019
Výběr správných zdvihacích popruhů 23.04.2019
Vychutnejte si Silvestr na Times Square v New Yorku 21.04.2019
Invisalign - pomáhá přeměnit váš úsměv 21.04.2019
Invisalign - vše, co potřebujete vědět o tomto zubu - narovnávací zarážky Alternativa 21.04.2019
Úvod do zubních korun 21.04.2019
Interpretace zubů spadajících do snu 21.04.2019
Inovační zubní lékaři a jejich příspěvky na pole 21.04.2019
Inlay a Onlay Postup 21.04.2019
Invisalign - tři C neviditelné, odnímatelné příchytky 21.04.2019
Zanícené dásně jsou známkou většího rizika 21.04.2019
Průvodce při výběru architekta pro váš projekt 21.04.2019
Zde je návod jak nabít akumulátorové vrtačky Makita 21.04.2019
Demoliční služby pro firmy 21.04.2019
Zachování pneumatik 21.04.2019