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Industria dell’illuminazione

Sfide e soluzioni per i progettisti e gli OEM dell'industria dell'illuminazione

Al giorno d'oggi l'industria dell'illuminazione è forse il campo d'applicazione più pervasivo dell'elettronica. Gli apparecchi di illuminazione sono ovunque. La tecnologia della luce è il simbolo della modernità perché ha abolito - dopo centinaia di migliaia di anni - la differenza tra giorno e notte. Grazie all'illuminazione, il mondo ora vive sempre come un'unica entità.

La produzione di apparecchi d'illuminazione è passata attraverso diverse fasi, ognuna delle quali ha cambiato profondamente l'atmosfera degli ambienti in cui viviamo: lampadine a incandescenza, alogene, CFL, e infine LED. Ora il LED sta dominando l'industria dell'illuminazione. I produttori devono affrontare nuove sfide.

Le 5 sfide dell'industria dell'illuminazione

I produttori dell'industria dell'illuminazione di tutto il mondo affrontano oggi le medesime 5 sfide:

  1. C'è una crescente pressione del mercato per ridurre i costi di sviluppo del prodotto e migliorare i margini.
  2. I prodotti devono essere consegnati più velocemente.
  3. C'è una crescente pressione per un flusso costante di nuovi prodotti di crescente complessità e funzionalità.
  4. C'è un numero crescente di regolamenti sui prodotti che le aziende devono rispettare, oltre a requisiti di garanzia sempre più rigidi.
  5. Ottenere risultati di simulazione in modo tempestivo durante la fase di progettazione, dove possono avere un impatto significativo sulle decisioni di progettazione, è un collo di bottiglia importante per molte organizzazioni.

È interessante notare che il collo di bottiglia del processo di progettazione è cruciale per molte organizzazioni, e affrontarlo efficacemente può aiutare ad alleviare parte della pressione.

Programas EDA para el sector de la Iluminación

Simulazione nell'industria dell'illuminazione

Nel contesto attuale, è importante offrire al mercato prodotti innovativi, sicuri e progettati in modo ottimale.

Per ottenere il risultato desiderato, i progettisti devono sapere come gestire il calore emesso dal LED all'interno del dispositivo che lo contiene per:

  • preservare la qualità della luce nel tempo e
  • aumentare la durata utile del dispositivo.

Pochi gradi possono fare una differenza significativa. Per esempio, quando si partecipa a un concorso per ottenere un ordine per produrre dispositivi per l'illuminazione stradale.

Inoltre, nel caso di dispositivi destinati all'uso esterno, i componenti elettronici sono alloggiati in una custodia impermeabile che non permette lo scambio di aria con l'esterno. Questo rende la dissipazione più difficile, soprattutto se si considera che il design richiede forme eleganti e non solo efficienti.

Simulazione della temperatura di un apparecchio a LED per l'illuminazione stradale
Simulazione della temperatura di un apparecchio a LED per l'illuminazione stradale

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Perché la simulazione è così importante nell'industria dell'illuminazione?

Come mostrato nel grafico qui sotto, una simulazione anticipata permette agli ingegneri di risparmiare tempo e costi durante la progettazione. Il costo del prodotto è legato alle decisioni prese durante le prime fasi del design, quando si sa poco del progetto. Inoltre, il costo per correggere i difetti aumenta man mano che si procede nel processo.

Simulare presto e simulare spesso è importante. Gli strumenti giusti devono essere resi disponibili al momento giusto in modo che le informazioni possano essere accessibili per una valutazione precoce. Questa pratica si chiama Frontloading Simulation. Il frontloading si riferisce al concetto di spostare la simulazione all'inizio del processo di progettazione, in modo che possa aiutare a fornire informazioni tempestive per creare un progetto migliore.

Un altro modo per descrivere questo approccio è parlare di Simulation-Driven Design, in cui la simulazione è usata per schematizzare e definire il progetto fisico, piuttosto che semplicemente per valutare e validare i progetti completati.

La tendenza fondamentale della simulazione è che essa sta diventando migliore, più veloce, più economica e anche più facile da usare. Questo ha permesso alla simulazione di essere usata prima e durante tutto il processo di sviluppo dell'ingegneria - dal concetto, alla progettazione dettagliata e alla validazione delle prestazioni.

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Principali benefici di un Simulation-Driven Design

  1. Il Simulation-Driven Design permette ai progettisti di testare diverse varianti e apportare modifiche fino a trovare un design ottimale.
  2. Inoltre, ci sono vantaggi legati all'efficienza. Alcuni componenti elettronici - come MCPCB e LED - sono utilizzati in diversi prodotti. La loro caratterizzazione termica permette di trasferire rapidamente le informazioni da un progetto all'altro, anche quando si tratta di prodotti diversi in termini di dimensioni o aree di applicazione.
  3. L'esperienza nello sviluppo della meccanica di un prodotto, in relazione all'efficienza della dissipazione del calore, può essere condivisa internamente e utilizzata come base per lo sviluppo di progetti futuri.
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Simcenter FLOEFD per la progettazione dei LED

Simcenter FLOEFD è lo strumento migliore per adottare questa strategia, specialmente nel caso della progettazione di LED, principalmente per le seguenti 3 ragioni.

Grazie alla sua completa integrazione con il CAD meccanico, è possibile ottenere:

  • Un uso diretto della geometria MCAD
  • Un rilevamento automatico del fluid domain
  • Una procedura di mesh rapida e semplice (da ore a minuti).

Il risultato è che non c'è bisogno di passare da CAD a CFD attraverso il passaggio di file. I modelli di progettazione e CFD rimangono sincronizzati e il tempo per la simulazione del prodotto è ridotto.

Gli studi parametrici automatici in Simcenter FLOEFD permettono l'analisi automatica delle varianti di progetto (geometrie e uso) e l'ottimizzazione del progetto.

  • Sfruttano sia i parametri geometrici (dimensioni, modelli, ecc.) che i parametri di simulazione (dissipazione del calore, conduzione dei materiali).
  • Analisi e ottimizzazioni "what-if".
  • Automatismi per la modifica del disegno, la creazione di mesh e il calcolo.
  • Supporto completo per "configurazioni" e "istanze" di prodotti MCAD.
  • Simulazioni multiple "what-if" per identificare il progetto ottimale.
  • Fa risparmiare all'utente il tempo per concentrarsi sulla definizione del modello e non sui compiti manuali.
  • Aiuta a trovare più velocemente i progetti ottimizzati.

Una tecnologia dedicata offre modelli termo-ottici per l'illuminazione a LED, modelli avanzati di irradiazione (radiazione solare) e modelli di condensazione.

 

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Stefano Morlacchi

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Product Manager

Stefano è il nostro product manager per le soluzioni di Simulazione Termica. Da più di 10 anni lavora nel campo dell'analisi FEM e CFD nei settori dell'elettronica, dell'automotive e dell'oil and gas.


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