Limitations of passive thermal management for a-line solid state lighting technologies

Enerji son bir kaç on yıldır en önemli problemlerden biri olmuştur. Enerjinin verimli kullanılması enerjinin üretimindeki ve taşınmasındaki verimlilik kadar önemlidir. Katı hal aydınlatma (SSL) teknolojisi binalarda tüketilen enerjiyi yüzde 20'den yüzde 5'ten daha aşağıya düşürebilir. Geleneksel akkor lambalardan 7-10 kere daha verimli olan ışık yayan diyotlar (LED) son dönemde özgün bir aydınlatma teknoloji olarak gelişti. LED aydınlatma sistemleri, çevreye zararlı florasan lambalar gibi geleneksel aydınlatma sistemlerine nazaran daha güvenilir olma ve daha uzun kullanım ömrüne sahip olma gibi avantajlara sahip olsa da, termal limlitleri olan katı hal teknolojisine dayanırlar. Düşük jonksiyon sıcaklığı ihtiyacı yüksek aydınlatma gücüne ve ısı üretimine sahip LED aydınlatma sistemleri için en büyük problemlerden biridir. LED'lerin jonksiyon sıcaklığı, güvenilirlik kullanım ömrü, ışık çıkışı ve ışık kalitesi ile doğrudan ilgilidir. Bu yüzden, sistemin diğer gereksinimlerine de cevap vermesi gereken ısıl yönetim LED aydınlatma sistemleri için çok önemlidir. LED aydınlatma sistemlerinin pasif ısıl yönetimi basitlik, güvenilirlik, düsük maliyet ve sessiz çalışma gibi avantajlara sahiptir. Buna rağmen yüksek soğutma kapasitesi ihtiyacı, form faktör standartlarının sınırlarını zorlayan büyük pasif soğutma komponentleri anlamına gelmektedir. Boyut ve ağırlık limitlerinin yanında, ısıl yönetim ve optik dizayn arasındaki sıkı etkileşim araştırmacıları bütün komponentleri kompakt bir sistem olarak birlikte gelişitirmesine mecbur etmektedir. Bu çalışmada, yüksek ışık gücüne sahip sandart A serisi LED lambaları için olan farklı pasif hava-soğutma ısıl yönetim sistemleri araştırılmaktadır. Çeşitli pasif soğutma yaklaşımlarına ve tasarımlarına sahip ticari A serisi LED lambalar, pasif olarak soğutulan A serisi SSL sistemlerinin boyutsal, termal ve optik limitlerini ortaya çıkarmak için deneysel olarak çalışılmaktadır. Boyansi ile çalışan baca etkisine dayanan sistem seviyesindeki yeni bir ısıl yönetim yaklaşımı sayısal olarak geliştirildi. Sistemin optik dizaynı da aynı zamanda sayısal olarak geliştirilmiştir. Bütün sayısal sonuçlar deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır. Geliştirilen ve üretilen sistemin sayısal ve deneysel sonuçlar analiz edilmiştir ve sayısal olarak optimize edilmiştir. Son olarak, bilim ve teknolojinin ilerlemisine katkı sağlayacak SSL sistemleri için çeşitli başarım ölçüleri (FOM) geliştirilmiştir. Böylece ticari olarak temin edilebilir çeşitli lambalar ve geliştirilen prototipler karşılaştırılarak çeşitli tasarım seçenekleri gözler önüne serilmiştir.