環境溫度對系統之影響

當環境溫度為23℃的無風情況，且未啟動壓縮機時，LED發光時晶蕊溫度隨 時間而上升，LED鋁基板溫度在30分鐘內上升超過30℃，且溫度仍在持續上升 中，50分鐘內將到達90℃，LED晶蕊溫度過高會導致嚴重的光衰問題和影響LED 的使用壽命，圖4.5.1-1為壓縮機未啟動時，LED鋁基板溫度之變化情形。

圖4.5.1-1 壓縮機未啟動狀態下之LED鋁基板溫度變化情形(環境溫度23℃) 當環境溫度為25℃且無風的狀態下，進行主動式散熱控制系統的性能測試。

由圖4.5.1-2實驗數據顯示，控制器可以將LED鋁基板溫度控制在50℃。當系統達 到熱平衡狀態時，蒸發器入口溫度為3.8℃，蒸發器出口溫度為27.5℃，蒸發器進 出口溫度差達到23.7℃。冷凝器入口溫度為47℃，冷凝器出口溫度為27.7℃，冷 凝器進出口溫度差達到19.3℃，冷凝器的平均溫度為37.35℃。壓縮機平均耗能為

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26W，約為壓縮機全速運轉耗能之52%。計算冷凝器與空氣間熱阻，計算式如式 (4.5.1-1)所示，其平均熱阻為0.07℃/W。壓縮機之COP定義為LED耗電瓦數除以 壓縮機耗電瓦數，其COP值為5.77。原先LED燈泡的發光效率為100 lm/W，系統 加入壓縮機耗電量計算後，LED發光效率降為85.2 lm/W。

冷凝器與空氣間熱阻

) ( 150

(℃)

=

-W LED

Rca W

耗電量總和 壓縮機及

空氣溫度 冷凝器進出口平均溫度

(4.5.1-1)

圖4.5.1-2 系統性能測試(環境溫度25℃)

接著探討當環境溫度升高時對系統的影響，由圖4.5.1-3實驗數據顯示，當環 境在無風的狀態下，環境溫度維持在40℃，控制器可以將LED鋁基板溫度控制在 50℃。系統達到熱平衡狀態時，冷凝器入口溫度為78℃，冷凝器出口溫度為40

℃，冷凝器進出口溫度差達到38℃。蒸發器入口溫度為16℃，蒸發器出口溫度為 48℃，蒸發器進出口溫度差達到32℃。壓縮機平均耗能為48W，約為壓縮機全速 運轉耗能之96%，壓縮機的COP為3.13。此時冷凝器和空氣間的熱阻為0.096℃

/W，平均每面燈殼可散熱超過20W。系統加入壓縮機耗電量計算後，LED燈泡

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發光效率為77 lm/W。系統在高溫環境下(40℃)比常溫環境(25℃)發光效率減少 9.6%，而壓縮機耗電量增加85%。

在此環境條件下，若無利用主動式散熱技術來解決LED散熱問題，則LED晶 蕊溫度將到達將近90℃，這會導致LED產生嚴重的光衰問題和影響LED使用壽 命。

圖4.5.1-3 系統性能測試(環境溫度40℃)

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探討當環境溫度改變時對系統的影響，由圖4.5.1-4實驗數據顯示，當環境在 無風的狀態下，環境溫度自20℃上升至30℃，控制器可以將LED鋁基板溫度控制 在50.3℃，顯示控制器可有效抵抗外界環境溫度干擾。系統達到熱平衡狀態時，

冷凝器入口溫度為47.3℃，冷凝器出口溫度為28.8℃，冷凝器進出口溫度差達到 18.5℃。蒸發器入口溫度為8.8℃，蒸發器出口溫度為32.2℃，蒸發器進出口溫度 差達到23.4℃。壓縮機平均耗能為28W，約為壓縮機全速運轉耗能之56%，壓縮 機的COP為5.36。系統加入壓縮機耗電量計算後，LED燈泡發光效率為84 lm/W。

系統在環境溫度改變的情況下(20~30℃)比常溫環境(25℃)發光效率減少1.4%，而 壓縮機耗電量增加7.7%。

圖4.5.1-4 系統性能測試(環境溫度20℃升至30℃)

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