Тепловий дизайн у заглибних світлодіодних світильниках: куди йде тепло

Заглибний світильник працює в найкращому і найгіршому тепловому середовищі одночасно. Вода відводить тепло набагато ефективніше, ніж повітря, а герметичний корпус майже не забезпечує доступу тепла до нього. Кожне рішення про те, як побудувати заглибний світильник, є рішенням щодо цієї суперечності.

Герметичний корпус — це проблема з теплом, перш ніж проблема з ущільненням

Ущільнювальна і теплова конструкція тягнуться в протилежних напрямках. Більш товста стінка надійніше ущільнює і додає опір тепловому потоку. Заливна суміш захищає електроніку від води, а також інкапсулює її, тому тепло має проходити через неї. Знімна кришка для доступу до драйвера означає компресійне ущільнення, а компресійне ущільнення є з’єднанням, яке з часом найімовірніше протікає.

Результатом цього є те, що занурювальний світильник не є герметичним світлом із температурною проблемою, прикріпленою болтами. Це тепловий дизайн з вимогою до герметизації, і геометрія корпусу, товщина стінки, матеріал і метод внутрішнього кріплення випливають з цього.

Для покупця це причина, чому два світильники з однаковою кількістю світлодіодів і однаковою потужністю можуть поводитися по-різному протягом п’яти років. Плашка поводиться однаково. Різниця полягає в тому, наскільки швидко тепло залишає його.

Тепловий шлях крок за кроком

Тепло від світлодіода поширюється по ланцюжку, і кожен крок у ланцюзі має термічний опір. Загальна – це те, що визначає температуру переходу.

З'єднання з пакетом, закріплене виробником світлодіодів

Пакет до плати, встановлений паяним з'єднанням і конструкцією колодки

Плата до корпусу, встановлена ​​матеріалом інтерфейсу та контактним тиском

Через стінку корпусу, встановлюється матеріал і його товщина

Від поверхні корпусу до води, встановлюється площею поверхні та рухом води

На третьому та четвертому кроках виробник має найбільший вплив, а на третьому кроці дешеві конструкції видають найбільше. Металева-основна плата, прикріплена до обробленої поверхні, добре передає тепло. Та сама плата, яка стоїть на пофарбованій поверхні без матеріалу для інтерфейсу, погано передає його, і різниця проявляється як вища температура з’єднання при тій самій потужності.

П’ятий крок відноситься до встановлення, а не до виробу, тому кріплення може працювати по-різному в двох раковинах однакового розміру. Детальніше про це нижче.

Чому вода не просто хороший тепловідвід

Теплопровідність води у багато разів перевищує теплопровідність повітря, і це порівняння цитується так, ніби воно вирішило питання. Це не так, оскільки провідність у воду залежить від руху води.

Вода при контакті з теплою поверхнею утворює прикордонний шар, який ізолює її. У стоячій воді цей шар потовщується і тепловіддача падає. У воді, що рухається, вона постійно змітається, і тепловіддача залишається високою. Пристосування у ставку без циркуляції та таке ж пристосування у басейні фонтану з працюючим насосом – дві різні теплові установки.

Три додаткові ефекти мають значення в обслуговуванні:

Затримане повітря. Пристосування, встановлене під виступом або лицем під кутом донизу, може утримувати кишеню повітря на своїй верхній поверхні. Повітря є ізолятором, і кишеню не видно над водою.

Депозити. Біоплівка, водорості та накип кальцію мають низьку теплопровідність. Корпус із видимим покриттям — це корпус, який втратив частину свого охолодження.

осад. Пристрій, наполовину засипаний у мул у басейні, який рідко очищають, втратив більшу частину площі поверхні, для використання якої він був розроблений.

Жоден із них не є виробничим дефектом. Це робочі умови, і специфікації, які передбачають переміщення чистої води, мають це вказувати, тому що це припущення, на якому ґрунтується тепловий проект.

Tj, Tc і чому ви можете виміряти температуру корпусу

Виробники світлодіодів публікують максимальну температуру переходу, зазвичай близько 125 градусів або 150 градусів залежно від упаковки. Перехід знаходиться всередині матриці, і його неможливо виміряти безпосередньо в готовому світильнику.

Що можна виміряти, так це температуру корпусу, а виробники встановлюють співвідношення між цими двома параметрами для даної конструкції. Ось чому звіти LM-80 виконуються при заданих температурах корпусу, а не при температурі навколишнього середовища: температура корпусу є граничною умовою, яка пов’язує результат лабораторії з реальним продуктом.

Два наслідки для покупців:

Коли постачальник заявляє показник збереження світлового потоку, запитайте, при якій температурі корпусу воно було виміряно та як це порівнюється з температурою корпусу готового світильника в експлуатації.

Коли ви вказуєте світильник, опишіть робочі умови, а не лише електричні вимоги. Діапазон температури води, потік і те, чи світильник коли-небудь піддається впливу повітря, є вхідними параметрами, від яких залежить тепловий проект.

Зазвичай першим виходить з ладу драйвер

Світлодіодний пакет надійний і передбачуваний. Блок живлення не є ні тим, ні іншим, оскільки він містить електролітичні конденсатори, термін служби яких зменшується вдвічі приблизно через кожні десять градусів підвищення температури.

У заглибних світильниках драйвер сидить у найгіршому доступному місці: герметично, без потоку повітря, часто поруч із світлодіодами, які він керує. Водій у такому положенні є предметом зносу зі строком служби, а не постійним компонентом.

Це єдиний найвагоміший аргумент для роз’єднання двох. Конструкція з драйвером поза водою, на сухій стороні у вентильованому корпусі або в приміщенні для виробництва, виводить найбільш{1}}чутливий до температури компонент із найгіршого теплового середовища та змінює режим відмови всієї системи.

Якщо драйвер необхідно інтегрувати, то практичні питання полягають у тому, чи можна відкрити світильник, щоб замінити його, і чи є заміна деталлю, що знаходиться на складі. Герметичний пристрій із несправним драйвером є повною заміною приладу, і вартість цього залежить від доступу.

Сухий хід: що відбувається, коли насос зупиняється, а світло продовжує горіти

Занурювальний світильник розроблений з водою на іншій стороні корпусу. Видаліть воду, і останній крок теплового шляху замінить повітря, яке приблизно в двадцять разів гірше як провідник і нескінченно гірше без конвекції в закритому басейні.

Наслідки наступають у визначеному порядку:

Температура корпусу підвищується, а також температура спаю

Світловіддача падає, оскільки ефективність світлодіодів падає в міру нагрівання матриці

Колір змінюється, оскільки канали дрейфують з різною швидкістю

Конденсатори драйвера старіють швидше

Термічна напруга циклічно змінює ущільнення, і ущільнення є наступною несправністю

Функція, яка вмикає світло, коли насос вимкнено, робить це щоразу. Він може пережити перший сезон. Чого він не зробить, так це досягне терміну служби, описаного в таблиці даних, оскільки в таблиці даних описані інші умови.

Засіб – це рішення про контроль, а не про продукт. З’єднайте освітлення з насосом, щоб світло не могло працювати без потоку, або використовуйте світильник, тепловий дизайн якого допускає вплив повітря, і вкажіть, що з двох застосовне в специфікації. Третій варіант, безперервний рух і погодження на скорочений термін служби, є законним комерційним вибором, якщо всі учасники розмови знають, що це вибір зроблено.

Зазначте робочий стан у специфікації, а не залишайте його для висновку, і якщо басейн не може гарантувати потік, розглядайте блокування як частину електричного обсягу, а не як інструкцію з експлуатації.

Горщик чи ремонт: компроміс-у простих термінах

Домінують дві будівельні родини.

Повністю горщик. Електроніка інкапсульована в компаунд всередині корпусу. Розподіл тепла хороший, герметизація є найнадійнішою, і немає внутрішніх з’єднань, які можуть протікати. Також не підлягає ремонту: при виході з ладу драйвера кріплення замінюють.

Запечатано, але відкривається. До драйвера і прокладки можна дістатися. Можливі запасні частини та тривалий термін служби, а завдання герметизації є складнішим, оскільки існує компресійне з’єднання, яке потрібно правильно зробити, а -відновити належним чином після кожного втручання.

Зазвичай вибір залежить від того, чи можна злити воду. Басейн, який щорічно спорожнюють, може прийняти горщикові прилади, тому що заміна планова, а не руйнівна. Басейн, який ніколи не зливається, або басейн, який постійно використовується, є аргументом на користь приладу, до витратних частин якого можна дістатися, не переміщуючи кубічного метра води.

Що насправді показує термовипробування

Теплові випробування заглибного світильника не є одноразовим вимірюванням. Це набір вимірювань, які проводяться до тих пір, поки температура не перестане зростати, за умов, які мають бути вказані, щоб результат щось означав.

Що дає вам корисний звіт про тестування:

Температура води під час випробування, а також те, чи підтримувалася вона постійною чи залишалася дрейфувати

Чи вода стояла чи циркулювала, і з якою швидкістю, якщо це відомо

Температура корпусу у визначеній точці вимірювання та де ця точка знаходиться

Фактична потужність, споживана під час тесту, а не номінальна цифра

Тривалість і докази досягнення стабільного стану

Останній пункт, де показує прискорене тестування. Світильник з литим металевим корпусом має значну теплову масу, корпус повільно нагрівається. Тест, який припиняється через тридцять хвилин, вимірює нагрівання корпусу, а не умови, в яких прилад перебуватиме протягом шести годин. Якщо у звіті не вказано час витримки, температура корпусу в ньому є попередньою.

Для покупця практичне використання теплового звіту – це порівняння, а не абсолютне судження. Два постачальники, що тестують однакові описані умови, можна порівняти один з одним. Два постачальники, які вказують температуру одного корпусу без умов випробувань, узагалі не можна порівнювати.

Що вказати

Запишіть це в специфікації, і тепловий дизайн матиме щось, на що можна перевірити:

Діапазон температур води в експлуатації, включаючи найхолоднішу та найтеплішу очікувану

Чи рухається вода, чи все ще знаходиться в положенні кріплення, і передбачуваний потік

Чи може світильник колись працювати без води, і якщо так, то як довго

Максимальна температура повітря, коли басейн порожній і світильник знаходиться під прямими сонячними променями

Чи є драйвер інтегрованим чи віддаленим, і якщо віддалений, де його встановлено

Чи повинен прилад залишатися придатним до експлуатації, якщо його ніколи не зливати

Де ми сидимо

Ми створюємо занурювальні світильники з інтегрованим або дистанційним драйвером, і ми вказуємо робочі умови, передбачені тепловим проектом, а не залишаємо це на розсуд. Якщо раковина працює незалежно від насоса, ми рекомендуємо блокування та надамо деталі проводки.

Якщо ваша схема працює з освітленням без гарантованого потоку води, повідомте про це на етапі запиту. Підводний світильник IP68 і aСвітло для фонтану 12Вце різні термічні випадки, і відповідь змінюється залежно від монтажу. нашпрофіль компаніїрозповідається про те, як ми обробляємо запитання щодо заявок.

Перевірка використання сухої-води або-негазованої води

Повідомте нам графік насосів, тип басейну та монтажне положення, і ми розповімо вам, яка з наших моделей підходить для застосування, а яка ні.