步进电机在节能灯生产设备中的应用.pdf

步进电机在节能灯生产设备中的应用王璐璐1,王一鸣2,侯艳真1,廖静宇3(1.贵州水利水电职业技术学院,贵州 清镇 551400;2.中国电建集团贵州工程有限公司,贵阳 550003;3.贵州桥梁建设集团有限责任公司,贵阳 550000)收稿日期:2023-04-06作者简介:王璐璐(1990-),女,贵州水利水电职业技术学院讲师,主要从事电机控制研究。摘要:文章概述了节能灯的发展历程和优点,强调节能灯的普及前景,详细介绍了步进电机的基本原理、结构和特点,包括定位精度高、转速稳定、控制方便和结构简单等。结合具体的节能灯生产设备,分析了步进电机在其中的应用情况和优势,指出未来步进电机在节能灯生产设备中的发展方向和应用前景,包括提高精度、降低成本、提高效率等方面。关键词:步进电机;节能灯;生产设备;应用Application of Stepper Motor in Energy-saving Lamp Production EquipmentWang Lulu1,Wang Yiming 2,Hou Yanzhen1,Liao Jingyu3(1.Guizhou Water Resources and Hydropower Vocational and Technical College,Qingzhen 551400,Guizhou,P.R.China;2.Power China Guizhou Engineering Co.,Ltd.,Guiyang 550003,P.R.China;3.Guizhou Bridge Construction Group Co.,Ltd.,Guiyang 550000,P.R.China)Abstract:This article outlines the development history and advantages of energy-saving lamps,emphasizing their potential for widespread use in the future.It provides a detailed introduction to the basic principles,structures,and characteristics of stepper motors,including high positioning accuracy,stable speed,convenient control,and simple structure.The article also analyzes the application and advantages of stepper motors in energy-saving lamp production equipment.The article points out the future development direction and application prospects of stepper motors in energy-saving lamp production equipment,including improving accuracy,reducing costs,and increasing efficiency.Keywords:stepper motor;energy-saving lamp;production equipment;application 随着经济的发展和人们生活水平的提高,能源的需求量不断增加,节能减排成为当今社会关注的热点问题。能源消耗量巨大的照明领域也面临严峻挑战。作为照明行业的新贵,节能灯因其高效节能、寿命长、环保等优点逐渐替代传统白炽灯,成为主流照明产品。1步进电机在节能灯生产中的应用发展历程 节能灯是指以更少的能量提供同样或更好照明效果的灯具,包括荧光灯、LED 灯。步进电机在节能灯生产中的应用发展历程可以概括为以下几个阶段。172023 年 6 月 灯与照明 第 47 卷第 2 期初期阶段:20 世纪 80 年代,节能灯开始进入市场,当时的节能灯大多采用普通电机驱动。但普通电机的转速和转向难以精确控制,不利于生产和品质控制。因此,步进电机逐渐应用于节能灯的生产中,以提高产品质量和生产效率。发展阶段:90 年代至 21 世纪初期,随着步进电机技术的不断发展和进步,越来越多的节能灯厂商开始采用步进电机作为驱动装置。由于步进电机具有精度高、噪音小、可控性强等优点,节能灯的生产更加稳定可靠,生产效率大幅提高。创新阶段:21 世纪初期至今,随着节能灯市场的不断扩大和竞争的日益激烈,节能灯厂商开始加强研发和创新,将步进电机应用于更多的领域和场合中。2步进电机的基本原理和特点步进电机的基本原理是利用电磁场的旋转原理,在电场的作用下产生转动,从而实现机械转动的目的。步进电机结构简单,由转子和定子两部分组成,其中,转子由磁极和磁芯组成,定子则包括线圈和磁芯。通过改变线圈中的电流方向和大小,实现步进电机的定位和转动。步进电机具有以下特点:1)定位精度高。步进电机具有高精度的定位能力,可以实现微调和高精度的定位控制。2)转速稳定。步进电机的转速稳定,不受负载变化的影响,适用于高精度的控制需求。3)控制方便。步进电机的控制电路简单,可以通过电子控制器控制,实现自动化生产。4)结构简单。步进电机的结构简单,不需要附加的传感器和控制器,便于集成和维护。5)能耗低。步进电机的控制方式为脉冲控制,每次只需要施加一定电流进行一步转动,不需要持续施加电流,能耗较低。关于步进电机定位精度的研究表明,步进电机的定位精度可以达到 0.001 mm 以下。此外,步进电机的转速稳定性也得到了广泛的验证。步进电机适用于高精度转动的应用场景,如显微镜、印刷机械等。步进电机控制电路优化后,使其变得更加简单和易于控制。通过微控制器控制步进电机,可实现精细的运动控制和高效生产,其控制方式具有高度的灵活性和实时性。3步进电机在节能灯生产设备中的应用 步进电机在节能灯生产设备中广泛应用,包括荧光灯和 LED 灯的生产设备。3.1 荧光灯生产设备荧光灯生产设备通常由喷粉机、灯管注射机、灯管固化机、灯泡成型机等组成。其中,灯管注射机和灯管固化机是步进电机的主要应用场景。灯管注射机通常采用三相步进电机驱动注射泵,精确控制注射剂的流量和速度,以保证荧光粉的均匀分布。灯管固化机采用单向控制的两相步进电机,控制灯管旋转和固化时间,确保荧光粉的均匀固化和黏附。案例 1:某灯管注射机中步进电机的应用该灯管注射机采用三相步进电机驱动注射泵,实现荧光粉的均匀分布。该设备的主要技术参数如下:生产速度,150 个/h;最大灯管长度,1 200 mm;注射剂流量范围,050 ml/min;步进电机型号,ST57-76-3;步进电机步距角度,1.2。表 1 某注射机中使用的步进电机技术参数步进电机型号步距角度/()相数驱动电压/V相电流/A转速范围/rpm轴径/mmST57-76-31.2324305008 从技术参数上看,该步进电机具有较大的相电流和驱动电压,可以提供足够的动力驱动注射泵进行灯管注射。同时,步距角度较小,精度较高,有助于实现荧光粉的均匀分布。转速范围广泛,可以满足不同生产速度的需求。案例 2:某灯管固化机中步进电机的应用该灯管固化机采用单向控制的两相步进电机,控制灯管旋转和固化时间,确保荧光粉的均匀固化和黏附。该设备的主要技术参数如下:生产速度,120 个/h;最大灯管长度,1 800 mm;固化时间范围,060 s;步进电机型号,ST42-50-2;步进电机步距角度,1.8。表 2 某固化机中使用的步进电机技术参数步进电机型号步距角度/()相数驱动电压/V相电流/A转速范围/rpm轴径/mmST42-50-21.82120.6704005272023 年 6 月 灯与照明 第 47 卷第 2 期 从技术参数上看,该步进电机具有相对较小的相电流和驱动电压,同时步距角度较大,转速范围较小。3.2 LED 灯生产设备LED 灯生产设备通常由贴片机、自动化焊接机、分光机等设备组成。封装机通常采用多个步进电机控制 LED 芯片的定位、粘贴、封装和测试。如 X、Y、Z 三轴步进电机、旋转步进电机和送料步进电机。某公司采用步进电机驱动的 LED 封装机,可以实现对 LED 芯片的高精度定位和粘贴,有效提高了生产效率和产品质量。具体应用数据如表 3 所示。表 3 步进电机驱动具体应用数据精度/mm速度/(mms-1)加速度/(mms-2)重复定位精度/mm贴合率/%0.0051001000.00299 由表 3 可知,步进电机在 LED 灯封装设备中具有很高的精度和稳定性,能满足 LED 灯生产设备对于高精度定位和控制的需求,提高了 LED 灯生产的质量和效率。通过对某企业节能灯设备的生产数据分析,传统驱动方式和步进电机驱动方式对比,结果如表 4所示。表 4 传统驱动方式和步进电机驱动方式对比生产周期/h生产数量/个能源消耗/W质量合格率/%维护成本传统驱动方式121 0003 00080较高步进电机驱动方式81 5002 00095较低通过对比可以看出,采用步进电机驱动方式的生产设备相比传统驱动方式,在生产周期、生产数量、能源消耗、质量合格率和维护成本等方面都表现得更为优越。具体来说,步进电机驱动方式的设备可以缩短生产周期,提高生产数量,降低能源消耗和维护成本,并能优化产品的质量稳定性。步进电机作为照明设备生产中的关键部件之一,具有良好的控制性能和高精度的定位能力,可以大幅度提高照明设备的生产效率和品质。4步进电机在节能灯生产设备中的节能效果 步进电机作为一种精密控制设备,具有高效、节能的特点,可以为节能灯生产设备带来显著的节能效果。4.1 节能效果显著步进电机可以实现精确的控制和定位,提高设备的生产效率和品质,减少废品率和能源浪费。同时,步进电机的控制电路简单,可以实现自动化控制,节省人力和时间成本,降低能源消耗。根据行业数据,采用步进电机驱动的节能灯生产线比传统生产线节省 20%30%的电能消耗,降低电费支出。4.2 运行稳定,寿命长步进电机在运行过程中不会出现失步现象,转速稳定、运行平稳、寿命长。相比其他驱动方式,步进电机的驱动电路简单,可以减少电流和功率损耗,进一步提高节能效果。4.3 可靠性高,维护成本低步进电机结构简单,没有复杂的传感器和控制器,维护成本低。同时,步进电机具有高精度的定位能力和稳定的运行性能,可以保证设备的生产效率和品质,提高设备的可靠性。5结论步进电机是一种精密控制设备,在照明设备和节能灯生产设备中有着广泛的应用。在照明设备中,步进电机可以提高设备的生产效率和品质,同时也可以降低能源消耗和成本。在节能灯生产设备中,步进电机的应用可以实现高精度的定位和控制,进一步提高设备的生产效率和品质,同时也可以达到显著的节能效果,为节能灯的推广和应用提供更好的支持和保障。步进电机在照明设备和节能灯生产设备中的应用前景广阔,将为照明行业和节能灯的推广和应用带来更多的机遇和挑战。因此,需要不断探索和研究步进电机的应用技术,发挥其优越的372023 年 6 月 灯与照明 第 47 卷第 2 期性能和潜力,为照明行业和节能灯的发展作出更大的贡献。参考文献:1 谢菡.节能灯生产设备及工艺相关专利简介J.中国照明电器,2011,318(9):26-27.2 陈刚.步进电机在节能灯生产设备中的应用J.灯与照明,1998(1):15-16.3 张曼玲,汪钊旭,穆旭阳,等.基于单片机的步进电机控制系统探究J.机电产品开发与创新,2023,36(3):133-135,145.4 余红燕.汽车自适应照明系统步进电机优化控制研究J.时代汽车,2021,368(20):114-116.(上接第 66 页)应控制功能可以显著提高用户的视觉舒适度。背光亮度和色温自适应控制功能可以根据不同的环境和用户需求,调整 LED 背光的亮度和色温,从而降低眼部疲劳感、延长观看时间、提高观看质量。视觉舒适度评价实验结果表明,使用具备背光亮度和色温自适应控制功能的 LED 显示器的受试者,相较于使用普通LED 显示器的受试者,眼部疲劳感评分更低,观看时间更长,观看质量评分更高。建议在 LED 显示器的设计中加入背光亮度和色温自适应控制功能,并为用户提供多种自适应模式的选择,以满足不同的使用场景和需求。这将有助于提高用户的视觉舒适度、减轻眼部疲劳感、降低视觉健康风险。参考文献:1 李田田,张九红,吕坤洁.不同阅读媒体下照明环境对视觉舒适度与学习效率的影响J.照明工程学报,2022,33(2):109-116.2 周钢,刘秀娟,周宏,等.基于视觉舒适度的室内LED 显示屏测试标准研究J.电子技术与软件工程,2021(13):78-79.3 林宜东.手持显示设备显示质量与视觉舒适度研究D.南京:东南大学,2021.4 常远龙.照明环境对显示器件显示质量与舒适度影响D.南京:东南大学,2021.472023 年 6 月 灯与照明 第 47 卷第 2 期