5. LED ve LED Aydınlatma Yarışması Üçüncüsü |
LED Lambalarının Alüminyum Kullanılmadan Sıvı İle Soğutulması

Pelsan Aydınlatma'nın Ana Sponsorluğunda, Marmara Fuarcılık tarafından organize edilen, 5. LED ve LED Aydınlatma Proje Yarışması'nda üçüncü olan Eray Aktokluk’un yarışmaya katıldığı ''LED Lambalarının Alüminyum Kullanmadan Sıvı İle Soğutulması'' projesinin detaylarına bu yazımızda ulaşabilirsiniz.

A- A+

14.10.2014 tarihli yazı 10416 kez okunmuştur.

Pelsan Aydınlatma'nın Ana Sponsorluğunda, Marmara Fuarcılık tarafından organize edilen 5. LED ve LED Aydınlatma Proje Yarışmasını bu yılda büyük ilgi gördü. Yarışmada üçüncü olan Eray Aktokluk’un "LED Lambalarının Alüminyum Kullanmadan Sıvı ile Soğutulması'' projesi hakkında bilgiler vereceğiz.

► Projenin Amacı

Led ile yapılan aydınlatma ürünlerinin en büyük sorunu fazla ısınmalarıdır. Verimli ve uzun süre çalışması istenen led üzerinden bu sıcaklık bir an önce alınmalıdır. Bunun için en iyi ısı iletkenlerinden birisi olan alüminyum üretim maliyeti açısından yüksek bir metal olup bu güne kadar ledlerin soğutulması için tercih edilmiştir. Alüminyum yerine sıvı kullanarak ledlerin verimli bir şekilde soğutulmasını sağlamaktır.

►Projenin Açıklaması

Led dizilerinin sıcaklığını gösteren termal kamera görüntüsünden ledlerin üstten baktığımız sıcaklığı 105C olduğunu görürüz. Led chipleri altı ısındığı gibi aynı şekilde üstünde ısınmaktadır. Bunlara ek olarak ledin beslemesi ve tasarımı itibariyle alttaki metal plate tabakası negatif diğer uç pozitif besleme ucudur. Bu durumda elektronlar negatiften pozitife yani alttan yukarı doğru ilerler. Elektronlar serbest dolaşımda ısının oluştuğu moleküllerden diğerine geçerken ısınında iletimini gerçekleştirir. Buna göre ısı alttan yukarı itelenmiş olacaktır (peltier effect). Bütün bu durumlara göre led chip’in alt kısmı ısındığı kadar üstünde de ısı oluşur. Bütün soğutucular ledin ısısını katıların ısı iletimi olan (İLETİM) yoluyla taşır. İletim yoluyla sadece led chip’in alt tarafın ısısı alınır. Bu tam bir soğutma sağlamaz.

Bu yüzden projemde her yönden ledi soğutan bir ortam olarak çözüm sıvı karışım geliştirilmiştir. Sıvılar katılara göre bir miktar İLETİM yoluyla ısı taşır. Katılara göre çok düşük ısı iletimi dezavantaj olmasına rağmen sıvıların ısıyı TAŞINIM yoluyla da iletmesi bu açığını kapatmaktadır.

Projede hem TAŞINIM hemde İLETİM yolunu %80-90 saf su %20-10 parafin karışımı ile çözüm getirdim. Deneylerde saf parafin kullanıldığında akışkanlığı sıvı katı arası olduğu için ledin ısısını üzerinden alsa da TAŞINIM yoluyla iletimi yavaş olmaktadır. Bu durumda yapılan testlerde 1wattlık power ledler sorunsuz bir şekilde çalışabilmiş ancak daha yüksek sıcaklık üreten 3watt’lık ledler aşırı ısınmıştır. Bu durumu çözmek için daha hızlı TAŞIMA yapabilen saf su seçilmiş ve 3wattlık ledlerin sorunsuzca ısı dağılımı ile yandığı görülmüştür. Isı saf suyu buharlaştıracağı için sudan yoğun olan parafin üzerine eklenmiş ve böylece buharlaşmanın da önüne geçilerek 3wattlık power ledler de saf su-parafin karışımı çözüm olmuştur. Parafin, saf suyun yukarıya taşıdığı ısıyı süratle kendi üzerine alıp dışarıya dağılımını da sağlamış alüminyum gibi görevini de görmüştür.

Projemde ledler birbirine seri bağlı,bulduğum sıvı karışımı içerisinde ve arkasında alüminyum olmadan çalıştırılmıştır. 1watt ledlerle yaptığım testlerde 3 gün boyunca sürekli yanmış ve led chip’in altındaki temas noktası sürekli ısısı ölçülmüş ve 65⁰C üstüne çıkmamıştır. Ortam sıcaklığı 27⁰C’dir.

Nova 5000 test cihazı ile 166 dakikalık (yaklaşık 3saat) led chip altı sıcaklığı kayıt edilmiştir. Tabloda da görüldüğü üzere led sağlıklı sıcaklık aralığında çalışmıştır.

►Projenin Beklenen Sonucu

Yapılan deneme ve testlerde sistemi tek 3watt led için 10mL sıvı içerisinde 55C temas sıcaklığı ile sorunsuz çalışmış olup bu verilere göre aşağıdaki sonuçlar çıkartılmıştır;

► Alüminyum üretim maliyetlerine göre sıvının maliyeti çok düşüktür.
► Yansımalar olmadığı için maximum verim alınmaktadır.

► Isı transferi düzgün olduğu için ledin ömrü çok uzun olmaktadır.
► Led lamba türlerine göre daha dekoratif şık tasarım yapmak mümkündür.

Kaynak:

► gnyapi.com.tr

► azonano.com