Kunskap

Home/Kunskap/Detaljer

Led High Bay: Thermal Management

För industriella belysningsarmaturer, särskilt UFO-liknande höga utrymmen där kretsar och lysdioder är inrymda i ett slutet hölje, är en effektiv termisk design avgörande för att sänka driftstemperaturen för en sådan optoelektronisk enhet samtidigt som prestanda och tillförlitlighet förbättras. Den termiska designen är vanligtvis inriktad på kylflänsen som vanligtvis är ett integrerat armaturhus när det kommer till design med höga utrymmen. En kylfläns är utformad för att dra bort värme från kopplingarna på varje lysdiod och från förarhuset. Kylflänsar innefattar typiskt ett värmeledande material såsom en metall, och inkluderar fenor eller kanaler för att öka kylflänsens yta för att ge större konvektionsvärmeväxling med den omgivande luften. Huset kan innehålla en inbyggd termisk ventilationskammare ingjuten i huset. Värmeledningsförmågan hos ett högviktshus bestäms av materialsammansättning och miljöförhållanden. Avlägsnandet av spillvärme genom värmeledning är också strukturerat på geometrierna hos systemelement. Kylflänsar kan konstrueras av vilket material som helst med hög värmeledningsförmåga inklusive men inte begränsat till koppar, aluminium eller metallegeringar. Även om koppar kan ha en värmeledningsförmåga så hög som 400 W/mK eller mer. Aluminium är den mest föredragna metallen för kylflänsar på grund av dess relativt höga värmeledningsförmåga och enkla tillverkning. För att förbättra värmeavledning och motstånd mot korrosion kan en akrylpulverlack appliceras på både insidan och utsidan av aluminiumhöljet.


Aluminiumkylflänsen kan tillverkas i olika processer med varierande kostnad och prestanda. Stämplade kylflänsar är den lägsta kostnaden för termisk lösning men mindre effektiv än extruderade kylflänsar och pressgjutna kylflänsar. Extruderingsprocessen är fördelaktig vid tillverkning av komplexa fenprofiler som tillåter större värmeavledning genom ökad yta. Smidda kylflänsar har en mycket hög aluminiumrenhet och har följaktligen en utmärkt värmeledningsförmåga - vanligtvis 20 procent högre än de extruderade och pressgjutna kylflänsarna. Högrent aluminium kan ha en värmeledningsförmåga vid rumstemperatur på cirka 210 W/mK. Extruderad och pressgjuten tillverkning involverar ofta legeringselement för enklare bearbetning, men dessa föroreningar är negativa för de termiska egenskaperna. En kylfläns av extruderad eller pressgjuten aluminium har en värmeledningsförmåga på ungefär 160-200 W/mK. Eftersom kostnad/prestanda-förhållandet ofta är nyckelfaktorn vid systemdesign, används smidda kylflänsar mer sällan än andra typer av kylflänsar. Dessutom erbjuder formgjutna högviktsljushöljen en konstruktion i ett stycke och eliminerar sekundära operationer som bearbetning och montering och kan gjutas med många funktioner som fenor, kammare, dedikerade ventiler eller öppningar, eller specifika former för maximal värmeavledning. Moderna UFO-high bay-armaturer designas alltmer med strömlinjeformade formfaktorer för estetiska överväganden såväl som bättre värmehantering. Rätt utformade armaturhus kan till exempel undvika dammansamling på lång sikt och systemets värmeledningsförmåga kommer inte att försämras.


Bättre termisk hantering gör att högeffektslysdioderna i en högfackarmatur kan drivas vid högre strömnivåer samtidigt som de negativa effekterna på livslängd och ljuseffekt som vanligtvis är kopplade till höga omgivningstemperaturer mildras. Designers har ett par sätt att hålla högeffekts-LED-lamporna svala genom att använda andra passiva värmeledningstekniker, såsom värmerörsbaserade sammansättningar. Ett värmerörssystem använder tvåfas värmeöverföring genom förångning och kondensering av en arbetsvätska. Andra värmehanteringsstrategier har utvecklats som använder aktiva kylanordningar, såsom fläktar, för att stråla ut värme från lysdioderna. Forcerad luftkonvektion som genereras av en fläkt kan öka värmeöverföringen till omgivningen.