Tepelný dizajn v ponorných LED svietidlách: Kam ide teplo

Ponorné svietidlo pracuje v najlepšom a zároveň najhoršom dostupnom tepelnom prostredí. Voda odvádza teplo oveľa efektívnejšie ako vzduch a utesnené puzdro neponúka takmer žiadnu cestu, aby sa k nemu teplo dostalo. Každé rozhodnutie o tom, ako je postavené ponorné svetlo, je rozhodnutím o tomto rozpore.

Utesnené puzdro je skôr tepelným problémom, skôr než problémom tesnenia

Tesnenie a tepelný dizajn ťahajú v opačných smeroch. Hrubšia stena tesní spoľahlivejšie a dodáva odolnosť proti prúdeniu tepla. Zalievacia hmota chráni elektroniku pred vodou a zároveň ju zapuzdruje, takže teplo ňou musí prechádzať. Odnímateľný kryt na dosiahnutie vodiča znamená kompresné tesnenie a kompresné tesnenie je spoj, ktorý s najväčšou pravdepodobnosťou časom unikne.

Výsledkom je, že ponorné svietidlo nie je utesnené svetlo s tepelným problémom priskrutkovaným. Ide o tepelný dizajn s požiadavkou na tesnenie a z toho vychádza geometria krytu, hrúbka steny, materiál a spôsob vnútorného upevnenia.

Pre kupujúceho je to dôvod, prečo sa dve svietidlá s rovnakým počtom LED a rovnakým výkonom môžu počas piatich rokov správať odlišne. Kocka sa správa identicky. Líši sa v tom, ako rýchlo z neho teplo odchádza.

Cesta tepla, krok za krokom

Teplo z LED sa šíri po reťazi a každý krok reťaze má tepelný odpor. O teplote križovatky rozhoduje súčet.

Spojenie s balíkom, opravené výrobcom LED

Balenie k doske, osadené spájkovaným spojom a dizajnom podložky

Doska k puzdru, nastavená materiálom rozhrania a kontaktným tlakom

Cez stenu puzdra, nastavenú materiálom a jeho hrúbkou

Z povrchu puzdra do vody, nastavenej plochou povrchu a pohybom vody

Kroky tri a štyri sú miesta, kde má výrobca najväčší vplyv, a krok tri je miesto, kde lacné návrhy prezradia najviac. Kovová doska s jadrom{1}} upnutá na opracovanú plochu dobre prenáša teplo. Tá istá doska sediaca na lakovanom povrchu bez materiálu rozhrania to prenáša zle a rozdiel sa prejaví ako vyššia teplota spoja pri rovnakom výkone.

Krok 5 patrí skôr k inštalácii než k produktu, a preto môže svietidlo fungovať odlišne v dvoch nádržiach rovnakej veľkosti. Viac o tom nižšie.

Prečo voda nie je len dobrý chladič

Tepelná vodivosť vody je mnohonásobne vyššia ako tepelná vodivosť vzduchu a toto porovnanie je citované, akoby vyriešilo otázku. Nie je, pretože vedenie do vody závisí od pohybu vody.

Voda v kontakte s teplým povrchom vytvára hraničnú vrstvu, ktorá ho izoluje. V stojatej vode táto vrstva hrubne a klesá prenos tepla. V tečúcej vode je neustále zametaný nabok a prenos tepla zostáva vysoký. Zariadenie v jazierku bez cirkulácie a to isté zariadenie v nádrži s fontánou s bežiacim čerpadlom sú dve rôzne tepelné inštalácie.

V prevádzke sú dôležité tri ďalšie efekty:

Zachytený vzduch. Upínadlo namontované pod rímsou alebo s jeho čelom nakloneným smerom nadol môže držať vzduchové vrecko na svojom hornom povrchu. Vzduch je izolant a vrecko je neviditeľné nad vodou.

Vklady. Biofilm, riasy a vápenaté usadeniny majú nízku tepelnú vodivosť. Kryt s viditeľným povlakom je kryt, ktorý stratil časť chladenia.

Sediment. Polovica svietidla-pochovaná v bahne v umývadle, ktoré sa len zriedka čistí, stratila väčšinu plochy, na ktorú bolo navrhnuté.

Žiadna z týchto chýb nie je výrobná. Sú to prevádzkové podmienky a mala by to povedať špecifikácia, ktorá predpokladá pohyb čistej vody, pretože predpoklad je to, na čom bol založený tepelný návrh.

Tj, Tc a prečo je teplota puzdra to, čo môžete merať

Výrobcovia LED zverejňujú maximálnu teplotu spojenia, zvyčajne okolo 125 stupňov alebo 150 stupňov v závislosti od balenia. Prechod je vo vnútri matrice a nedá sa merať priamo v hotovom svietidle.

To, čo možno merať, je teplota puzdra a výrobcovia stanovujú vzťah medzi nimi pre daný dizajn. To je dôvod, prečo sa správy LM-80 spúšťajú pri špecifikovaných teplotách obalu a nie pri okolitej hodnote: teplota obalu je hraničná podmienka, ktorá spája laboratórny výsledok so skutočným produktom.

Dva dôsledky pre kupujúcich:

Keď dodávateľ uvádza údaj o údržbe svietidla, opýtajte sa, pri akej teplote puzdra bola nameraná a ako je to v porovnaní s teplotou puzdra hotového svietidla v prevádzke.

Keď špecifikujete zariadenie, opíšte skôr prevádzkové podmienky než len elektrické požiadavky. Rozsah teploty vody, prietok a to, či je zariadenie niekedy vystavené vzduchu, sú vstupy, od ktorých závisí tepelný dizajn.

Vodič je zvyčajne prvá vec, ktorá zlyhá

Balík LED je robustný a predvídateľný. Zdroj nie je ani jedno, pretože obsahuje elektrolytické kondenzátory, ktorých životnosť sa zhruba na každých desať stupňov zvýšenia teploty zníži na polovicu.

V ponornom svietidle vodič sedí na najhoršom dostupnom mieste: utesnené, bez prúdenia vzduchu, často v blízkosti LED diód, ktoré riadi. Vodič v tejto polohe je predmetom opotrebovania so životnosťou, nie trvalou súčasťou.

Toto je jediný najsilnejší argument na oddelenie týchto dvoch. Konštrukcia s pohonom mimo vody, na suchej strane vo vetranom kryte alebo v prevádzkovej miestnosti, presúva komponent, ktorý je najviac citlivý na teplotu-z najhoršieho tepelného prostredia, a mení režim zlyhania celého systému.

Ak je potrebné integrovať ovládač, potom praktické otázky sú, či je možné svietidlo otvoriť, aby ste ho vymenili, a či ide o náhradný diel. Zapečatená jednotka so zlyhaným ovládačom je kompletnou náhradou príslušenstva a jej nákladom dominuje prístup.

Chod nasucho: čo sa stane, keď sa čerpadlo zastaví a svetlá zostanú svietiť

Ponorné svietidlo je navrhnuté s vodou na druhej strane krytu. Odstráňte vodu a posledný krok tepelnej cesty nahradí vzduch, ktorý je ako vodič zhruba dvadsaťkrát horší a bez konvekcie v uzavretej nádrži je nekonečne horší.

Dôsledky prichádzajú v definovanom poradí:

Teplota puzdra stúpa a tým aj teplota spoja

Svetelný výkon klesá, pretože účinnosť LED klesá, keď sa matrica zahrieva

Farba sa posúva, pretože kanály sa posúvajú rôznymi rýchlosťami

Kondenzátory vodiča starnú rýchlejšie

Tepelné napätie cykluje tesnenie a tesnenie je ďalšou poruchou

Funkcia, ktorá rozsvieti svetlá, keď je čerpadlo vypnuté, to robí vždy. Môže prežiť prvú sezónu. Nedosiahne životnosť uvedenú v technickom liste, pretože v technickom liste je popísaný iný stav.

Náprava je skôr rozhodnutím o kontrole ako rozhodnutím o produkte. Prepojte osvetlenie s čerpadlom, aby svetlá nemohli bežať bez prietoku, alebo použite svietidlo, ktorého tepelný dizajn toleruje vystavenie vzduchu, a povedzte, ktoré z týchto dvoch platí v špecifikácii. Tretia možnosť, beh bez toku a akceptovanie skráteného života, je legitímna komerčná voľba, pokiaľ každý v rozhovore vie, že je to voľba, ktorá sa robí.

Prevádzkový stav uveďte do špecifikácie a nenechajte ho vyvodiť, a tam, kde nádrž nemôže zaručiť prietok, berte blokovanie ako súčasť elektrického rozsahu a nie ako návod na obsluhu.

Zaliate alebo prevádzkyschopné: výmena-v jasných podmienkach

Dominujú dve stavebné rodiny.

Plne zaliaty. Elektronika je zapuzdrená vo vnútri krytu. Šírenie tepla je dobré, tesnenie je najrobustnejšie dostupné a nedochádza k úniku vnútorných spojov. Tiež sa nedá opraviť: keď ovládač zlyhá, uchytenie sa vymení.

Zapečatené, ale otvárateľné. Vodič a tesnenie sú dostupné. Náhradné diely a dlhá životnosť sú možné a tesniaca úloha je ťažšia, pretože existuje kompresný spoj, ktorý sa musí správne vyrobiť a po každom zásahu{2}}správne znova urobiť.

Voľba sa zvyčajne robí za vás podľa toho, či je možné vodu vypustiť. Bazén, ktorý sa každoročne vyprázdňuje, môže prijať zariadenie v nádobe, pretože výmena je skôr plánovaná ako rušivá. Umývadlo, ktoré sa nikdy nevypúšťa, alebo bazén, ktorý sa nepretržite používa, hovorí o svietidle, ktorého spotrebné časti možno dosiahnuť bez toho, aby ste premiestnili meter kubický vody.

Čo vlastne ukazuje tepelný test

Tepelný test na ponornom svietidle nie je jedno meranie. Ide o súbor meraní, ktoré sa vykonávajú dovtedy, kým teploty neprestanú stúpať, za podmienok, ktoré musia byť uvedené, aby výsledok niečo znamenal.

Čo vám poskytuje užitočná správa o teste:

Teplota vody počas testu a či sa udržiavala konštantná alebo sa nechala unášať

Či voda stála alebo cirkulovala a akou rýchlosťou, ak je to známe

Teplota puzdra v definovanom bode merania a kde sa tento bod nachádza

Výkon skutočne spotrebovaný počas testu a nie nominálna hodnota

Trvanie a dôkaz, že sa dosiahol ustálený stav

Posledná položka je tam, kde ukazuje zrýchlené testovanie. Svietidlo s krytom z liateho kovu má značnú tepelnú hmotnosť a kryt sa pomaly zahrieva. Test, ktorý sa zastaví po tridsiatich minútach, zmeral zahrievanie krytu, nie stav, v ktorom bude svietidlo sedieť šesť hodín. Ak správa neuvádza čas namáčania, teplota puzdra v nej je provizórna.

Pre kupujúceho je praktické využitie tepelnej správy skôr porovnávaním ako absolútnym úsudkom. Dvaja dodávatelia testujúci na rovnaké opísané podmienky môžu byť navzájom porovnaní. Dvoch dodávateľov, ktorí uvádzajú teplotu jedného prípadu bez testovacích podmienok, nemožno vôbec porovnávať.

Čo špecifikovať

Napíšte to do špecifikácie a tepelný dizajn bude musieť byť skontrolovaný:

Rozsah teploty vody v prevádzke vrátane najchladnejšej a najteplejšej očakávanej teploty

Či sa voda pohybuje alebo je stále v polohe zariadenia a predpokladaný prietok

Či môže byť zariadenie niekedy napájané bez vody, a ak áno, na ako dlho

Maximálna teplota vzduchu, keď je nádrž prázdna a zariadenie je na priamom slnku

Či je ovládač integrovaný alebo vzdialený, a ak je vzdialený, kde je nainštalovaný

Či musí zariadenie zostať prevádzkyschopné, ak sa nikdy nevypustí

Kde sedíme

Staviame ponorné svietidlá s integrovaným alebo diaľkovým ovládačom a uvádzame prevádzkový stav, ktorý tepelný návrh predpokladá, a nenechávame ho na odvodenie. Ak má umývadlo svoje svetlá nezávisle od čerpadla, odporúčame blokovanie a poskytneme podrobnosti o zapojení.

Ak vaša schéma svieti bez zaručeného prietoku vody, povedzte to vo fáze dopytovania. Podvodné svetlo IP68 a a12V fontánové svetlosú rôzne tepelné puzdrá a odpoveď sa mení s montážou. nášprofil spoločnostipopisuje, ako riešime aplikačné otázky.

Kontrola aplikácie so suchou-tečúcou alebo stojatou-vodou

Povedzte nám plán čerpadiel, typ nádrže a montážnu polohu a my vám povieme, ktorý z našich modelov vyhovuje aplikácii a ktorý nie.