M1 ve M2 kategorisinde tanımlanan yol aydınlatma sınıflarına uygun ve yüksek verimli LED'li yol aydınlatma armatür modellerinin tasarımı ve termal analizi

Işık yayan diyotlar (LED'ler) elektrik enerjisini doğrudan ışık enerjisine dönüştüren yarı-iletken cihazlardır. Bununla birlikte LED'ler kendisine uygulanan elektrik enerjisinin ancak % 20'sini ışık enerjisine dönüştürebilmektedir. Geri kalan enerji ısı enerjisine dönüşerek LED çiplerinde yüksek sıcaklığa sebep olmaktadır. LED'lerde oluşan yüksek ısı akısı, LED'lerin ömür, kararlılık ve güvenirliğini olumsuz yönde etkilemektedir. Özellikle yüksek güçlü LED'lerde jonksiyon sıcaklığını izin verilen sınırın altında tutmak şarttır. Bu nedenle LED paketlerinin etkili termal yönetimi LED'lerin performansını geliştirmek açısından önemlidir. Bu tez çalışmasında, sokak aydınlatmasında kullanılmak üzere yüksek güçlü LED paketlerinin ve bu LED'lerde oluşan ısıyı uzaklaştırmak amacıyla ısı borulu soğutucu plakanın tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan LED paketine entegre edilen ısı borulu soğutucu plaka ve kanatçıkların termal davranışları ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak simüle edilmiştir. Tasarımda U-tipi silindirik bakır ısı boruları kullanılmıştır. İlk olarak soğutucu plaka üzerinde bulunan kanatçıkların optimum boyutları belirlenmiştir. İkinci olarak, farklı sayı, çap ve uzunluklarda ısı boruları için termal analiz yapılmış ve optimum değerler elde edilmiştir. Sonrasında, LED paketlerin bileşenleri olarak kullanılacak uygun malzemeler belirlenmiştir. Son olarak LED çip hacminin maksimum sıcaklık üzerindeki etkisini belirlemek için dört farklı çip hacmine sahip yüksek güçlü LED modelleri kullanılarak termal analizler yapılmıştır. Akışın sürekli rejimde ve sıkıştırılamaz olduğu varsayılarak her bir LED modeli için farklı türbülans modellerinin ve duvar yaklaşımlarının etkileri değerlendirilmiştir. ANSYS Fluent programında yapılan analizlerin doğrulanması için deneysel bir düzenek oluşturulmuş ve sistemin belirli noktalarında sıcaklık ölçümleri alınmıştır. Deneysel ölçümlerden elde edilen sonuçlar sayısal sonuçlarla uyumlu çıkmıştır.