«Теплорассеивающие пластмассы — вызов алюминию» инновационный корпус для LED светильников

1338
0
1
0

Предлагаемая разработка позволит решить важные проблемы перегрева и высокой стоимости светодиодных технологий.

Внедрение в нашу жизнь новых конструкционных материалов всегда было и будет одним из самых эффективных рычагов развития технологий. Появление в ХХ веке принципиально новых — полностью искусственно созданных человеком материалов — пластмасс — существенно изменило окружение человека, упростило его жизнь. Пластмассы агрессивно и последовательно отвоевывают позиции в современном мире у своего основного конкурента — металлов.
Внедрение пластмассовых деталей̆ позволяет кардинально снижать цены на сложные изделия, улучшать их потребительские характеристики, делать их легкими и эстетичными. Во многом именно благодаря этому и стало возможным широкое внедрение в нашу жизнь сложной бытовой техники (современный мобильный телефон содержит 70-80% пластмассовых деталей, пылесос — 80-90%, автомобиль — 30-40%, электрический кабель и провода — 30-70%).
Совершенно понятны стремления производителей новых изделий максимально использовать в них детали из пластмасс вместо металлических. Однако в ряде технических приложений (и в первую очередь там, где требуется способность конструкционного элемента эффективно проводить тепловую и электрическую энергию) внедрение пластмасс взамен металлов до последнего времени не представлялось возможным. Причина кроется в различии их способности передавать через себя (транспортировать) тепло и электричество, а это — два из трех наиболее широко распространенных в природе фундаментальных видов энергии (механической, тепловой и электрической).
Все без исключения пластмассы одинаково плохо проводят (транспортируют) через себя потоки тепла и электричества. Причина этого заключается в самой высокомолекулярной природе их структуры.
Однако сегодня благодаря появлению специального оборудования для компаундирования высоко- и сверх высоконаполненных полимерных композитов, выходу на рынок мелкодисперсных теплопроводящих наполнителей и проведению большого объема экспериментальных исследований становится возможным создание промышленных полимерных композитов с принципиально улучшенной способностью проводить тепловую и электрическую энергию. Эти новые материалы получили название трансэнергопластиков.
Потенциальный рынок применения трансэнергопластиков образует большой круг современных приборов и изделий, в которых наблюдаются интенсивные энергообменные процессы (обмен теплом, превращение электричества в тепло, электрохимические превращения). Без таких изделий просто невозможно себе представить развитие энергетики, радиоэлектроники, светотехники, теплотехники.
Казахстанская компания ТОО «ПолимерИнкомТех» одна из первых изучившая новизну и актуальность данного направления по тепло рассеивающим пластмассам проявила инициативу применить трансэнергопластик в разработке и производстве инновационных LED-светильников из композитных теплопроводящих полимерных материалов.
В рамках проекта Всемирного банка «Стимулирование продуктивных инновации», ТОО «ПолимерИнкомТех» выиграла грант на производство выше указанных LED-светильников. Предлагаемая разработка позволит решить важные проблемы перегрева и высокой стоимости светодиодных технологий. Разработка представлена в виде инновационного корпуса для LED светильников из композитных тепло–рассеивающих полимеров. Несмотря на меньшую теплопроводность, чем у алюминия, корпус отлично справляется с ролью теплоотвода от светодиодов, т.к. в случае естественного конвективного охлаждения увеличение теплопроводности материала радиатора не приводит к улучшению эффективности охлаждения.
Разработанная технология промышленного изготовления нового класса полимерных композитов использует теплорассеивающие пластмассы с добавлением таких наполнителей, как полиамид и графит. От обычных пластмасс она отличается способностью принципиально лучше (в 10—100 раз) проводить через себя тепло и рассеивать в окружающую среду. Корпус фактически выполняет функцию радиатора охлаждения. Расположение LED-кристалла внутри модуля, выполненного из теплорассеивающих пластмасс, минимизирует тепловое сопротивление конструкции, уменьшает количество деталей, снижается ее себестоимость.
Преимущество предлагаемой технологии заключается в: снижение стоимости LED светильников на 30%, ввиду использования менее дорогостоящих полимерных композитов; сделанный по предлагаемой технологии корпус не уступает алюминию по теплоотводу, что подтверждено лабораторными и промышленными испытаниями; вес корпуса в два раза легче, чем алюминиевый и не боятся атмосферных и химических воздействий; сокращение количества используемых деталей для сборки и ускорение самой сборки светильников в два раза, так как не требуется дополнительной финишной обработки; снижение транспортных расходов (меньше выброса СО2) ввиду 50% снижения веса конструкции, также пластик является более экологичным продуктом в плане производства, нежели алюминий, который требует много электроэнергии и ресурсов для его технологического производства.
По оценке Международного энергетического агентства, 19% всей потребляемой в мире электроэнергии расходуется на освещение. По оценке КазНИИ «Энергопром», потенциал энергосбережения в Казахстане составляет 37% от общего уровня энергопотребления. Полная замена устаревших осветительных приборов в домах, офисах, на торговых площадях и улицах может привести к 57-80% экономии электроэнергии, при условии окупаемости инвестиций в период от 2 до 5 лет.
Внедрение светодиодных систем освещения в городское муниципальное хозяйство является приоритетным направлением во многих странах. При этом экономия составляет до 60% и срок окупаемости 5 лет.
90% уличного и городского освещение в РК используют старые и неэффективные технологии, что открывает большие перспективы для предлагаемой технологии.
Выводы
В заключение следует отметить, что кроме LED-технологий теплорассеивающие пластмассы уже находят и будут находить применение везде, где имеется необходимость управления процессами передачи тепла: интегрированные системы охлаждения с низким уровнем радиозаметности для микроэлектронных устройств; миниатюрные шаговые электродвигатели; малогабаритные тепломассобменные устройства, в т.ч. «тепловые трубы»; химстойкие, повышенной надежности высоконагруженные узлы трения; низкобюджетные солнечные коллекторы; кристаллизаторы для пищевой и биохимической промышленности и ряд других технических приложений гражданских и специальных технологий.
Ad

Rate post

0

Comments

Login to comment