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EDA-Software für die Beleuchtungs-Branche

Herausforderungen und Lösungen für Designer und OEMs der Beleuchtungs-Branche

Die Beleuchtungs-Branche ist heute vielleicht die am meisten verbreitete Anwendungsmöglichkeit für Elektronik. Beleuchtungskörper sind überall zu finden. Die Technologie des Lichts ist das Symbol der Moderne, weil sie - nach Hunderttausenden von Jahren - den Unterschied zwischen Tag und Nacht beseitigt hat. Dank der Beleuchtung lebt die Welt nun 7/24 als eine Einheit.

Die Herstellung von Beleuchtungskörpern hat mehrere Phasen durchlaufen, von denen jede die Atmosphäre der Umgebung, in der wir leben, tiefgreifend verändert hat: Glühbirnen, Halogen, CFL und schließlich LED. Jetzt dominiert LED die Beleuchtungs-Branche. Die Hersteller müssen sich neuen Herausforderungen stellen.

Die 5 Herausforderungen in der Beleuchtung-Branche

Unternehmen der Beleuchtungs-Branche stehen heute vor 5 wichtigen Herausforderungen:

  1. Der Markt übt einen zunehmenden Druck aus, die Produktentwicklungskosten zu senken und die Erträge zu verbessern
  2. Die Produkte müssen schneller geliefert werden
  3. Es besteht ein zunehmender Druck, ständig neue Produkte mit steigender Komplexität und Funktionalität zu entwickeln
  4. Die Zahl der Produktvorschriften, die Unternehmen einhalten müssen, nimmt zu. Hinzu kommen immer strengere Garantieanforderungen.
  5. Die rechtzeitige Bereitstellung von Simulationsergebnissen in der Entwurfsphase, die einen bedeutenden Einfluss auf die Entwurfsentscheidungen haben können, stellt für viele Unternehmen einen großen Engpass dar.

Interessanterweise ist der Engpass im Konstruktionsprozess für viele Unternehmen von entscheidender Bedeutung, und ein effektiver Lösungsansatz kann helfen, einen Teil des Drucks zu mindern.

Programas EDA para el sector de la Iluminación

Simulation in der Beleuchtungs-Branche

Heutzutage ist es wichtig, innovative, sichere und optimal gestaltete Produkte auf den Markt zu bringen.

Um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, müssen die Designer wissen, wie sie die von der LED innerhalb des Geräts abgegebene Wärme regeln müssen, um:

  • die Qualität des Lichts auf Dauer zu erhalten
  • die Gebrauchsdauer des Geräts zu verlängern.

Ein paar Grad können einen großen Unterschied ausmachen, zum Beispiel bei der Teilnahme an einem Wettbewerb, um einen Auftrag zur Herstellung von Geräten für die Straßenbeleuchtung zu erhalten.

Bei Geräten, die für den Außeneinsatz bestimmt sind, befinden sich die elektronischen Bauteile in einem wasserdichten Gehäuse, das keinen Luftaustausch mit der Außenwelt zulässt. Dies erschwert die Wärmeabfuhr, insbesondere wenn man bedenkt, dass das Design nicht nur effiziente, sondern auch attraktive Formen erfordert.

Temperatursimulation eines LED-Leuchtmittels für die Straßenbeleuchtung
Temperatursimulation eines LED-Leuchtmittels für die Straßenbeleuchtung

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Warum ist Simulation in der Beleuchtungs-Branche so wichtig?

Wie aus dem unteren Bild ersichtlich, ermöglicht eine frühzeitige Simulation den Ingenieuren Zeit- und Kosteneinsparungen bei ihrer Entwicklung. Die Kosten des Produkts werden durch Entscheidungen in der frühen Konzeptphase festgelegt, wenn noch wenig über den Entwurf bekannt ist. Außerdem steigen die Kosten für die Beseitigung von Fehlern im weiteren Verlauf des Prozesses.

Frühzeitiges Simulieren und häufiges Simulieren ist wichtig. Die richtigen Tools müssen zum richtigen Zeitpunkt zur Verfügung stehen, damit die Informationen für eine rechtzeitige Bewertung genutzt werden können. Diese Praxis wird als Frontloading Simulation bezeichnet. Frontloading bezieht sich auf das Konzept, die Simulation frühzeitig in den Entwurfsprozess einzubinden, so dass sie rechtzeitig Informationen für die Erstellung eines besseren Entwurfs liefern kann.

Eine andere Möglichkeit, diesen Ansatz zu beschreiben, ist Simulation-Driven Design, bei dem die Simulation zur Synthese und Definition des physischen Entwurfs und nicht nur zur Bewertung und Validierung der fertigen Entwürfe verwendet wird.

Der grundlegende Trend bei der Simulation ist, dass sie immer besser, schneller, billiger und sogar einfacher zu benutzen ist. Dies hat dazu geführt, dass die Simulation früher und während des gesamten technischen Entwicklungsprozesses eingesetzt wird - vom Konzept über die detaillierte Entwicklung bis hin zur Validierung der Performance.

 

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Hauptvorteile des Simulation-Driven Design

  1. Mit Simulation-Driven Design können Entwickler verschiedene Varianten testen und Änderungen vornehmen, bis sie ein optimales Design gefunden haben.
  2. Darüber hinaus gibt es Vorteile in Bezug auf die Effizienz. Einige elektronische Bauteile - wie MCPCBs und LEDs - werden in verschiedenen Produkten verwendet. Ihre thermische Charakterisierung ermöglicht es, Informationen schnell von einem Entwurf auf einen anderen zu übertragen, auch wenn es sich um unterschiedliche Produkte in Bezug auf Abmessungen oder Anwendungsbereiche handelt.
  3. Die Erfahrungen bei der Entwicklung der Mechanik eines Produkts in Bezug auf die Effizienz der Wärmeableitung können intern ausgetauscht und als Grundlage für die Entwicklung künftiger Projekte genutzt werden.
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Simcenter FLOEFD für LED-Design

Simcenter FLOEFD ist das beste Tool für diese Strategie, insbesondere für das LED-Design, vor allem aus den folgenden 3 Gründen.

Dank der vollständigen Integration mit dem mechanischen CAD, können Sie Folgendes erhalten:

  • Direkte Verwendung von MCAD-Geometrien.
  • Automatische Erkennung des Fluidbereichs.
  • Schnelles und einfaches Mesh-Verfahren (von Stunden auf Minuten).

Das Ergebnis ist, dass Sie nicht per File-Step zwischen CAD und CFD wechseln müssen, Design- und CFD-Modelle synchronisiert bleiben und die Zeit für die Produktsimulation reduziert wird.

Automatische parametrische Studien in Simcenter FLOEFD ermöglichen die automatische Analyse von Designvarianten (Geometrien und Verwendung) und die Designoptimierung.

  • Dabei werden sowohl geometrische Parameter (Abmessungen, Muster usw.) als auch Simulationsparameter (Wärmeabgabe, Materialleitung) genutzt.
  • What-if-Analyse und Optimierungen.
  • Automatismen für Designänderungen, Netzerstellung und Berechnungen.
  • Volle Unterstützung für MCAD-Produktkonfigurationen und -instanzen.
  • Mehrere What-if-Simulationen zur Ermittlung des optimalen Entwurfs.
  • Der Benutzer spart Zeit und kann sich auf die Definition des Modells konzentrieren, anstatt manuelle Aufgaben zu erledigen.
  • Optimierte Designs können schneller gefunden werden.

Eine dedizierte Technologie bietet Ihnen thermo-optische Modelle für LED-Beleuchtung, fortschrittliche Einstrahlungsmodelle (Sonnenstrahlung) und Kondensationsmodelle.

 

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Stefano Morlacchi

Stefano
Morlacchi

Product Manager

Stefano ist Produktmanager für CFD-Lösungen und Cabling-Design-Lösungen. Seit mehr als 10 Jahren arbeitet er auf dem Gebiet der computergestützten FEM- und CFD-Analyse in den Bereichen Biomechanik, Automobil sowie Öl und Gas.




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