Yüksek lümenli LED armatürlerinin doğru ısıl karakterizasyonu ve optimizasyonu

Otomotiv, bina ve sokak aydınlatmalarında düşük enerji tüketiminden dolayı yüksek lümenli ışık yayan diyotlar (LED) tercih edilir. LED ışıkların yüksek performansını korumak için LED çipin oluşturduğu ısı efektif bir şekilde uzaklaştırılmalı ve bağlantı sıcaklığı düşürülmelidir. LED dizilerindeki LED çiplerin bağlantı sıcaklıkları termal model bilgi kitapçıklarından sağlanan sabit termal rezistans kullanılarak tahmin edilebilir. Ancak, simülasyonlarda kullanılan sabit termal rezistans genellikle katmanların sıcaklığa ve kalınlığa bağlı ısıl iletkenlikleri ihmal eder. Bu durum da yüksek lümenli LED dizi uygulamaları için daha önemlidir. Bu efekti eklemek için iki adımlı multiscale ısıl model sonlu eleman methodu ile oluşturulmuştur. İlk adımda LED dizisi ve soğutucu gibi önemli paket özellikleri vardır. İkinci adım ise tek bir LED çipin katmanlarının sıcaklığa ve kalınlığa bağlı ısıl iletkenliklerini dahil eden daha detaylı bir modelini içerir. Model büyük ve karmaşık yüksek lümenli LED dizilerinin bağlantı sıcaklıklarını soğutucu optimizasyonu sırasında analiz eder.Bugünlerde LED ışıkları efektif olarak soğutmak için genellikle pasif soğutucu olan kanatçık yapıları kullanılır. Daha iyi bir LED tasarımı için ısıl gerekliliklere bağlı olarak soğutucu ve kanatçık optimizasyonu gereklidir. Yüksek lümenli LED yapıları optimizasyonunda kütle, verim ve sıcaklık gibi farklı öncelikler vardır. Optimizasyon modeli bu önceliklere bağlı olarak ve sadece genişlik, uzunluk ve yayılmak istenen ısı miktarına göre yüksek lümenli LED yapılarını optimize eder. Ve bu optimizasyonların birleşme sıcaklığı üzerindeki gerçek etkisini görmek için sonucu iki adımlı ısıl modele uygulanır. Bu çalışmanın sonuçları, birleşme sıcaklığının tahmin edilmesinin termal model bilgi kitapçıklarından sağlanan sabit termal rezistans kullanılarak tahmin edilmesinden daha farklı olduğu gösterir. Multiscale ısıl model kullanılarak birleşme sıcaklığı daha kesin tahmin edilir. Ek olarak, yüksek lümenli LED yapısı tasarlamak için kullanıcı istediğine göre farklı öncelikler kullanılabilir ve başlangıç tasarımı optimizasyon modelinden elde edilir. Son olarak, bu optimizasyonların gerçek etkisini görmek için optimizasyon sonuçları multiscale ısıl modelde modellenir. Ve birleşme sıcaklığı optimazsyon modelindekine göre daha iyi tahmin edildiği görülmüştür.