چرا محفظه های LiDAR خودرو بیش از حد گرم می شوند؟ آیا آلومینیوم با روکش PVDF بهترین راه حل است؟

وسایل نقلیه خودران، سیستم‌های کمک راننده سطح 3+ (ADAS) و تاکسی‌های ربات به شدت به سنسورهای روی سقف و سپر متصل هستند LiDAR (تشخیص نور و محدوده) . موتورهای نوری LiDAR (دیودهای لیزری، APD و ساطع کننده های لبه) که به طور مداوم در فرکانس های پالس بالا کار می کنند، بارهای حرارتی داخلی قابل توجهی تولید می کنند و در عین حال تابش خورشیدی بی امان و گرمای محیط را دریافت می کنند.

انقباض حرارتی، کاهش توان نوری لیزر، و رانش فرستنده گیرنده، حالت های اصلی خرابی در LiDAR خودرو هستند. ورق های آلومینیومی روکش شده PVDF (پلی وینیلیدین فلوراید) ( آلیاژهای سری 3000 و 5000 با پوشش های سرامیکی PVDF با تابش بالا ) یک راه حل مهندسی قوی ارائه می کند - ارائه تابش حرارتی عالی، جذب کم خورشید و محافظت در برابر خوردگی سبک.

علل اصلی گرم شدن بیش از حد LiDAR

واحدهای LiDAR خودرو در داخل محفظه های فشرده و مهر و موم شده IP67/IP69K نصب شده بر روی سقف خودرو یا مشبک های جلو کار می کنند:

تله های حرارتی داخلی (قدرت ASIC/لیزر بالا): آرایه های لیزری چند کاناله 905 نانومتری یا 1550 نانومتری گرمای متمرکز متمرکز (20 وات - 50 وات) تولید می کنند. دماهای بالا باعث رانش طول موج دیود لیزر، کاهش دامنه تشخیص و دقت نقطه-ابر می شود.

بار تابش خورشیدی خارجی: محفظه‌های پلاستیکی تیره یا دایکاست استاندارد انرژی گرمای عظیم خورشیدی (1000 W/m⊃2؛ تابش خورشیدی) را جذب می‌کنند و دمای داخلی محفظه را از حد بحرانی (> 85 درجه سانتیگراد) عبور می‌دهند.

مقایسه: محفظه استاندارد دایکاست در مقابل محفظه آلومینیومی با روکش PVDF

مواد مسکن LiDAR

ماتریس زیر مواد مسکن سنتی خودرو را با ورق های آلومینیومی با روکش PVDF برای اتلاف حرارت LiDAR مقایسه می کند:

مزایای کلیدی حرفه ای در اتلاف حرارت خودرو LiDAR

سوالات متداول

Q1: چرا آلومینیوم لخت برای اتلاف گرمای LiDAR خودرو کافی نیست؟ 

پاسخ: آلومینیوم لخت دارای تابش حرارتی بسیار پایینی است ( ε ≈ 0.10 - 0.20 )، به این معنی که نمی تواند گرما را به طور موثر به محیط بتاباند. علاوه بر این، آلومینیوم لخت گرمای خورشید را به سرعت جذب می کند و در طول زمان از اکسیداسیون اتمسفر رنج می برد.

Q2: چگونه یک پوشش PVDF دمای LiDAR را در زیر نور مستقیم خورشید کاهش می دهد؟

پاسخ: پوشش‌های PVDF با رنگدانه‌های سرامیکی ویژه‌ای فرموله می‌شوند که انرژی خورشیدی نزدیک به فروسرخ (NIR) را منعکس می‌کنند ( a ₛ <0.25 ) در حالی که به طور همزمان انتشار حرارتی ( ε > 0.90 ) گرمای داخلی موتور را به حداکثر می‌رسانند.

Q3: آیا مهر زنی یا کشیدن عمیق باعث شکسته شدن پوشش PVDF روی ورق های آلومینیومی می شود؟

پاسخ: نه. پوشش‌های کویل PVDF صنعتی از ماتریس‌های فلوئوروپلیمر انعطاف‌پذیر استفاده می‌کنند که برای مقاومت در برابر خمیدگی محکم ( شعاع خمش 1  تا 2T  ) بدون ترک خوردن، لایه‌برداری یا از دست دادن چسبندگی طراحی شده‌اند.

Q4: آلومینیوم با پوشش PVDF چگونه با آلومینیوم آنودایز شده برای محفظه های LiDAR مقایسه می شود؟

پاسخ: در حالی که آنودایز انتشار سطح را افزایش می دهد، سطوح آنودایز شده انعکاس محدودی از حرارت خورشیدی را ارائه می دهند و ممکن است از محو شدن UV یا لکه های شیمیایی ناشی از مواد شوینده قلیایی کارواش رنج ببرند. پوشش های PVDF بی اثری شیمیایی، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و بازتاب خورشیدی سفارشی NIR را ارائه می دهند.

Q5: آیا می توان از محفظه های آلومینیومی با روکش PVDF برای سیستم های LiDAR خنک شونده با مایع استفاده کرد؟

ج: بله. زیرلایه آلومینیومی هدایت حرارتی بالا (160-200 W/m⋅K) را برای تماس مستقیم با صفحات سرد داخلی فراهم می کند، در حالی که لایه بیرونی PVDF خنک کننده تابشی غیرفعال را در هوا به حداکثر می رساند.

نتیجه گیری

ورق‌های آلومینیومی با روکش PVDF یک تثبیت حرارتی با کارایی بالا برای محفظه‌های LiDAR خودرو، ترکیبی از انعکاس خورشیدی بالا، خنک‌کننده تابشی غیرفعال، و هواپذیری طولانی‌مدت خودرو ارائه می‌کنند.

برای بهینه سازی انتخاب مواد برای طراحی مسکن LiDAR خودرو:

آلومینیوم با پوشش PVDF با قابلیت انتشار بالا ( ε > 0.90) را مشخص کنید: ورق های آلیاژ آلومینیوم 3003-H14 یا 5052-H32 که با پوشش های PVDF بازتابنده خورشیدی (25μm - 35μm) پوشش داده شده اند.

بررسی آستانه جذب خورشیدی (aₛ < 0.25): اطمینان حاصل کنید که تامین کنندگان پوشش گزارش های بازتاب طیفی ارائه می دهند که بازتاب NIR بالا را در محدوده 700 نانومتر تا 2500 نانومتر تأیید می کند.

شعاع خم مهر زنی حسابرسی (1T - 2T): استانداردهای سختگیرانه چسبندگی پوشش سیم پیچ (ASTM D3359 cross-hatch 5B) را برای اطمینان از لایه برداری صفر پوشش در طول عملیات مهر زنی خودکار مسکن، اعمال کنید.