Kennis

Home/Kennis/Details

Led High Bay: thermisch beheer

Voor industriële verlichtingsarmaturen, in het bijzonder de UFO-stijl hoge kasten waarin circuits en LED's zijn ondergebracht in een gesloten behuizing, is een efficiënt thermisch ontwerp van cruciaal belang om de bedrijfstemperatuur van een dergelijk opto-elektronisch apparaat te verlagen en tegelijkertijd de prestaties en betrouwbaarheid te verbeteren. Het thermische ontwerp is meestal gericht op het koellichaam, wat typisch een geïntegreerde armatuurbehuizing is als het gaat om hoogbouwontwerpen. Een koellichaam is ontworpen om warmte weg te trekken van de knooppunten op elke LED en van de behuizing van de driver. Koellichamen bestaan ​​doorgaans uit een warmtegeleidend materiaal, zoals metaal, en bevatten vinnen of kanalen om het oppervlak van het koellichaam te vergroten om te zorgen voor een grotere convectiewarmte-uitwisseling met de omgevingslucht. De behuizing kan een ingebouwde thermische ontluchtingskamer bevatten die in de behuizing is gegoten. De thermische geleidbaarheid van een hoogbouwbehuizing wordt bepaald door de samenstelling van het materiaal en de omgevingsomstandigheden. De afvoer van afvalwarmte door thermische geleiding is ook gestructureerd op de geometrieën van systeemelementen. Koellichamen kunnen worden gemaakt van elk materiaal met een hoge thermische geleidbaarheid, inclusief maar niet beperkt tot koper, aluminium of metaallegeringen. Hoewel koper een thermische geleidbaarheid kan hebben van wel 400 W/mK of meer. Aluminium is het meest geprefereerde metaal voor koellichamen vanwege zijn relatief hoge thermische geleidbaarheid en gemakkelijke fabricage. Om de warmteafvoer en weerstand tegen corrosie te verbeteren, kan een acryl poedercoating worden aangebracht op zowel de binnen- als buitenoppervlakken van de aluminium behuizing.


Het aluminium koellichaam kan in verschillende processen worden vervaardigd met verschillende kosten en prestaties. Gestanste koellichamen zijn de goedkoopste thermische oplossing, maar minder efficiënt dan geëxtrudeerde koellichamen en gegoten koellichamen. Het extrusieproces is voordelig bij het vervaardigen van complexe vinprofielen die een grotere warmteafvoer mogelijk maken door een groter oppervlak. Gesmede koellichamen hebben een zeer hoge aluminiumzuiverheid en hebben daardoor een uitstekend warmtegeleidingsvermogen - meestal 20 procent hoger dan de geëxtrudeerde en gegoten koellichamen. Hoogzuiver aluminium kan bij kamertemperatuur een thermische geleidbaarheid hebben van ongeveer 210 W/mK. Bij de fabricage van geëxtrudeerd en gegoten materiaal zijn vaak legeringselementen nodig om de verwerking te vergemakkelijken, maar deze onzuiverheden zijn negatief voor de thermische eigenschappen. Een koellichaam van geëxtrudeerd of gegoten aluminium heeft een thermische geleidbaarheid van ongeveer 160-200 W/mK. Omdat de kosten/prestatieverhouding vaak de belangrijkste overweging is bij het ontwerpen van systemen, worden gesmede koellichamen minder vaak gebruikt dan andere soorten koellichamen. Bovendien bieden gegoten hoogbouwlichtbehuizingen een constructie uit één stuk en elimineren secundaire bewerkingen zoals machinale bewerking en montage en kunnen worden gegoten met vele functies zoals vinnen, kamers, speciale ventilatieopeningen of openingen, of specifieke vormen voor maximale warmteafvoer. Moderne UFO-hoogbouwarmaturen worden steeds vaker ontworpen met gestroomlijnde vormfactoren voor esthetische overwegingen en voor een beter thermisch beheer. Goed ontworpen armatuurbehuizingen kunnen bijvoorbeeld stofophoping op de lange termijn voorkomen en de thermische geleidbaarheid van het systeem zal niet verslechteren.


Dankzij een beter thermisch beheer kunnen de krachtige LED's van een hoogbouwarmatuur op hogere stroomniveaus worden aangestuurd, terwijl de negatieve effecten op de levensduur en de lichtopbrengst, die typisch zijn voor hoge omgevingstemperaturen, worden verminderd. Ontwerpers hebben een aantal manieren om de krachtige LED's koel te houden door het gebruik van andere passieve thermische beheertechnologieën, zoals op warmtepijpen gebaseerde assemblages. Een heatpipe-systeem maakt gebruik van tweefasige warmteoverdracht door de verdamping en condensatie van een werkvloeistof. Er zijn andere strategieën voor thermisch beheer ontwikkeld die gebruik maken van actieve koelapparaten, zoals ventilatoren, om warmte van de leds uit te stralen. Geforceerde luchtconvectie gegenereerd door een ventilator kan de warmteoverdracht naar de omgeving vergroten.