環境風速對系統之影響

為了瞭解吊燈系統懸掛於天花板時，所受到不同風力影響的情形。設定風速 分別為無風情況、風速1m/s、風速2m/s及風速3m/s的情況下，並將環境溫度維持 在25℃±1℃。控制器可以將LED鋁基板溫度控制在50℃，使外界風力干擾系統的 情況減至最低。在環境風速分別為無風情況、風速1m/s、風速2m/s及風速3m/s 的情況下，壓縮機平均耗能依序為24W、21W、19W及16W，而測試期間內壓縮 機之總平均耗能為18W，約為壓縮機全速運轉耗能之36%，壓縮機的COP為8.33。

由圖4.5.2-1顯示，控制器可以有效的控制LED鋁基板溫度並降低環境風力干擾，

配合壓縮機變頻技術來改變壓縮機轉速，使壓縮機耗電量大幅降低，大幅提升了 壓縮機的COP值，來達到省電的目的。

圖4.5.2-1 不同環境風力情況下系統性能測試(環境溫度25℃)

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當系統受到高溫50℃陣風、風速為1.5m/s的影響情況下，觀察系統中各點溫 度變化。由圖4.5.2-2顯示，控制器可以將LED鋁基板溫度控制在50℃，使系統受 到外界風力干擾的影響減至最低，而且壓縮機平均耗能只有27W，約為壓縮機全 速運轉耗能之54%，壓縮機的COP為5.56，LED燈泡發光效率為84.7 lm/W。由實 驗數據顯示，控制器可以有效的控制LED鋁基板溫度並降低高溫陣風干擾，利用 壓縮機變頻技術來改變壓縮機轉速，使壓縮機耗電量大幅降低，達到省電的目的。

圖4.5.2-2 高溫陣風情況下系統性能測試(風速1.5m/s)

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綜合以上實驗結果，列出不同環境條件下，冷凝器與空氣間熱阻值及壓縮機 COP，如表4.5.2-1所示。

表4.5.2-1 不同環境條件下之冷凝器與空氣間熱阻和壓縮機COP值 冷凝器與空氣間熱阻Rca 壓縮機COP值

環境溫度25℃ 0.07 5.77

環境溫度40℃ 0.096 3.13

環境溫度20℃上升至30℃ 0.069 5.36

環境風速1m/s (25℃) 0.072 7.14

環境風速2m/s (25℃) 0.074 7.89

環境風速3m/s (25℃) 0.073 9.38

高溫陣風(風速1.5m/s) 0.068 5.56

平均值 0.075 6.32

第五章  討論與結論  

5.1 討論

本研究旨在開發 LED 主動式散熱技術，設計一室內吊燈燈具，可提供高功 率 LED 在特殊高溫環境下(高頂建築、礦坑、工廠等)散熱所需。本研究利用 DC 12V(50W)變頻壓縮機作為主動製冷元件，配合室內吊燈燈具設計，將冷凝器、

膨脹閥及蒸發器等元件，和燈具硬體系統做結合，目的是將 150W LED 照明時 所產生的熱量散發至環境中。由於系統為主動式散熱設計，因此我們利用壓縮機 變頻控制技術改變壓縮機的轉速，達到省電之目的。

本研究所製作的主動式散熱燈具，可相當穩定的達到溫控LED鋁基板溫度的 目標，而且整體系統耗電量小，散熱能力卻可高達200W。儘管如此，但仍有許 多可以再加以改良之處，使整體性能更加完善，分述如下：

1. 由於燈具內有壓縮機等製冷元件，壓縮機在運轉過程中可能會產生些許噪音 與震動問題，日後設計控制器時，必須考慮系統的共振頻率，才不至於產生 共振現象。

2. 在低於40℃的環境下，壓縮機的效率極佳(COP>3)，且冷凝器和空氣間的熱 阻極小(<0.1℃/W)。但在高溫的環境下(>45℃)，壓縮機的製冷能力會隨溫度 升高而下降，即使壓縮機在全速運轉的狀態下，只能維持LED鋁基板溫度60

℃。因此，若在大於45℃的環境下使用壓縮機製冷，則必須考慮使用更大功 率的壓縮機或降低LED負載來達到需求。

3. 目前燈具總重17kg，且體積較大，搬運及安裝不易，未來可以朝縮小燈具體 積的方向來研究對整體耗電量的影響。

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