수중 LED 조명기구의 열 설계: 열이 전달되는 곳

수중 조명기구는 동시에 가능한 최고 및 최악의 열 환경에서 작동합니다. 물은 공기보다 훨씬 더 효과적으로 열을 전달하며 밀봉된 하우징은 열이 물에 도달하는 경로를 거의 제공하지 않습니다. 수중 조명을 만드는 방법에 대한 모든 결정은 그 모순에 대한 결정입니다.

밀봉된 하우징은 밀봉 문제이기 이전에 열 문제입니다.

밀봉 및 열 설계는 반대 방향으로 당겨집니다. 벽이 두꺼울수록 더 안정적으로 밀봉되고 열 흐름에 대한 저항이 추가됩니다. 포팅 컴파운드는 전자 장치를 물로부터 보호하고 캡슐화하므로 열이 전자 장치를 통과해야 합니다. 운전자에게 닿을 수 있는 탈부착식 커버는 압축씰을 뜻하며, 압축씰은 시간이 지날수록 누수될 확률이 가장 높은 조인트입니다.

결과적으로 수중 조명 기구는 열 문제가 추가된 밀봉된 조명이 아닙니다. 이는 밀봉 요구 사항이 포함된 열 설계이며 하우징 형상, 벽 두께, 재료 및 내부 고정 방법 모두에서 나옵니다.

구매자의 입장에서 이는 동일한 LED 수와 동일한 전력량을 가진 두 개의 조명 장치가 5년 동안 다르게 작동할 수 있는 이유입니다. 주사위는 동일하게 동작합니다. 차이점은 열이 얼마나 빨리 사라지는가입니다.

열 경로, 단계별

LED의 열은 체인을 따라 이동하며 체인의 각 단계에는 열 저항이 있습니다. 총합이 접합 온도를 결정합니다.

LED 제조업체가 고정한 패키지 접합부

솔더 조인트와 패드 디자인으로 설정된 보드 패키지

보드와 하우징, 인터페이스 재료와 접촉 압력에 의해 설정됨

재질과 두께에 따라 설정된 하우징 벽 통과

하우징 표면에서 물 속으로, 표면적과 물의 움직임에 따라 설정됩니다.

3단계와 4단계는 제조업체가 가장 큰 영향을 미치는 부분이고, 3단계는 값싼 디자인이 가장 큰 영향을 미치는 부분입니다. 가공된 면에 고정된 금속-코어 보드는 열을 잘 전달합니다. 인터페이스 재료 없이 페인팅된 표면에 놓인 동일한 보드는 전달이 제대로 되지 않으며, 동일한 전력에서 접합 온도가 더 높은 것으로 그 차이가 나타납니다.

5단계는 제품이 아닌 설치에 속하므로 고정 장치는 동일한 크기의 두 세면대에서 다르게 작동할 수 있습니다. 자세한 내용은 아래를 참조하세요.

물이 단순히 좋은 방열판이 아닌 이유

물의 열전도율은 공기의 열전도율보다 몇 배나 높으며, 이러한 비교는 마치 문제가 해결된 것처럼 인용됩니다. 그렇지 않습니다. 왜냐하면 물로의 전도는 물의 움직임에 달려 있기 때문입니다.

따뜻한 표면과 접촉한 물은 표면을 단열하는 경계층을 형성합니다. 잔잔한 물에서는 층이 두꺼워지고 열 전달이 사라집니다. 움직이는 물에서는 지속적으로 옆으로 휩쓸려 열 전달이 높게 유지됩니다. 순환이 없는 연못의 고정 장치와 작동 중인 펌프가 있는 분수대에 있는 동일한 고정 장치는 서로 다른 두 가지 열 설비입니다.

세 가지 추가 효과가 서비스에 중요합니다.

갇힌 공기. 선반 아래에 장착되거나 아래쪽으로 기울어진 면을 가진 고정 장치는 위쪽 표면에 공기 주머니를 보유할 수 있습니다. 공기는 절연체이므로 물 위에서는 주머니가 보이지 않습니다.

매장. 생물막, 조류 및 칼슘 스케일은 모두 열전도율이 낮습니다. 눈에 보이는 코팅이 있는 하우징은 냉각 기능이 일부 손실된 하우징입니다.

침전물. 거의 청소되지 않는 대야의 미사에 절반이 묻혀 있는 고정 장치는 사용하도록 설계된 표면적의 대부분을 잃었습니다.

이들 중 어느 것도 제조상의 결함이 아닙니다. 이는 작동 조건이며, 깨끗한 물이 이동한다고 가정하는 사양은 열 설계의 기반이 되기 때문에 그렇게 말해야 합니다.

Tj, Tc 및 케이스 온도를 측정할 수 있는 이유

LED 제조업체는 최대 접합 온도를 공개하며, 일반적으로 패키지에 따라 약 125도 또는 150도입니다. 접합부는 다이 내부에 있으며 완성된 조명기구에서 직접 측정할 수 없습니다.

측정할 수 있는 것은 케이스 온도이며, 제조업체가 하는 일은 주어진 디자인에 대해 둘 사이의 관계를 설정하는 것입니다. 이것이 LM-80 보고서가 주변 수치가 아닌 지정된 케이스 온도에서 실행되는 이유입니다. 케이스 온도는 실험실 결과를 실제 제품에 연결하는 경계 조건입니다.

구매자에게 미치는 두 가지 결과:

공급업체가 루멘 유지 수치를 요구할 때 측정된 케이스 온도와 사용 중인 완성된 등기구의 케이스 온도를 어떻게 비교하는지 물어보십시오.

고정물을 지정할 때 전기적 요구사항보다는 작동 조건을 설명하십시오. 수온 범위, 유량 및 설비가 공기에 노출되는지 여부는 열 설계에 영향을 미치는 입력입니다.

일반적으로 드라이버가 가장 먼저 실패합니다.

LED 패키지는 견고하고 예측 가능합니다. 전원 공급 장치에는 온도가 약 10도 상승할 때마다 서비스 수명이 절반으로 줄어드는 전해 콘덴서가 포함되어 있기 때문에 둘 다 아닙니다.

수중 조명 기구에서 드라이버는 가장 열악한 장소에 위치합니다. 밀폐되어 있고 공기 흐름이 없으며 종종 구동 중인 LED에 인접해 있습니다. 해당 위치에 있는 운전자는 영구적인 부품이 아니라 수명이 있는 마모 품목입니다.

이것이 둘을 분리하는 가장 강력한 주장입니다. 물 밖에 있는 드라이버, 환기가 잘 되는 인클로저 또는 공장실의 건조한 쪽에 있는 설계는 온도에 가장 민감한 구성 요소를 최악의 열 환경에서 이동시키고 전체 시스템의 고장 모드를 변경합니다.

드라이버를 통합해야 하는 경우 실질적인 질문은 등기구를 열어 교체할 수 있는지, 교체품이 재고 부품인지 여부입니다. 드라이버에 결함이 있는 밀봉된 장치는 완전한 고정 장치 교체이며 그 비용은 액세스에 따라 결정됩니다.

드라이 런(Dry run): 펌프가 멈추고 조명이 계속 켜져 있으면 어떤 일이 발생합니까?

수중 조명기구는 하우징의 반대쪽에 물이 있도록 설계되었습니다. 물을 제거하면 열 경로의 마지막 단계가 공기로 대체됩니다. 공기는 도체로서 대략 20배 더 나쁘고 폐쇄된 분지에서 대류가 없으면 무한히 더 나쁩니다.

결과는 정의된 순서로 나타납니다.

케이스 온도가 올라가면 접합 온도도 올라갑니다.

다이가 가열됨에 따라 LED 효율이 떨어지기 때문에 광 출력이 떨어집니다.

채널이 서로 다른 속도로 표류하기 때문에 색상이 이동합니다.

드라이버의 커패시터가 더 빨리 노화됩니다.

열 응력으로 인해 씰이 순환되고 씰이 다음 실패로 이어집니다.

펌프가 꺼져 있는 동안 조명을 작동시키는 기능은 매번 이 작업을 수행합니다. 첫 번째 시즌에도 살아남을 수 있습니다. 데이터시트에 설명된 서비스 수명에 도달하지 못하는 이유는 데이터시트에 다른 조건이 설명되어 있기 때문입니다.

해결책은 제품 결정이 아닌 통제 결정입니다. 조명이 흐름 없이 작동할 수 없도록 조명을 펌프와 연동시키거나 공기 노출을 견딜 수 있는 열 설계 장치를 사용하고 둘 중 어느 것이 사양에 적용되는지 말하십시오. 흐름 없이 실행하고 단축된 수명을 받아들이는 세 번째 옵션은 대화에 참여한 모든 사람이 그것이 선택이라는 것을 아는 한 합법적인 상업적 선택입니다.

작동 조건을 추론하도록 두지 말고 사양에 입력하고, 세면기의 흐름을 보장할 수 없는 경우 인터록을 작동 지침이 아닌 전기 범위의 일부로 취급하십시오.

화분에 심거나 사용 가능함: 간단히 말하면 -절충점

두 개의 건설 제품군이 지배적입니다.

완전히 화분에 심었습니다. 전자 장치는 하우징 내부의 화합물에 캡슐화되어 있습니다. 열 확산이 좋고, 밀봉이 가장 견고하며, 누출될 내부 조인트가 없습니다. 또한 수리가 불가능합니다. 드라이버에 오류가 발생하면 고정 장치가 교체됩니다.

밀봉되어 있지만 개봉 가능합니다. 드라이버와 개스킷에 접근할 수 있습니다. 예비 부품과 긴 사용 수명이 가능하며, 매 개입 후 정확하게 만들고 다시 만들어야 하는 압축 조인트가 있기 때문에 밀봉 작업이 더 어렵습니다.

일반적으로 물을 배수할 수 있는지 여부에 따라 선택이 이루어집니다. 매년 비워지는 수영장에는 화분에 심은 설비를 수용할 수 있습니다. 왜냐하면 교체는 방해가 되지 않고 계획되어 있기 때문입니다. 배수가 전혀 되지 않는 대야나 지속적으로 사용되는 수영장은 1입방미터의 물을 움직이지 않고도 소모품 부품에 접근할 수 있는 설비를 요구합니다.

열 테스트가 실제로 보여주는 것

수중 등기구에 대한 열 테스트는 단일 측정이 아닙니다. 이는 결과가 의미를 갖기 위해 명시되어야 하는 조건 하에서 온도 상승이 멈출 때까지 측정한 일련의 측정값입니다.

유용한 테스트 보고서는 다음을 제공합니다.

시험 중 수온 및 일정하게 유지되는지 또는 표류하도록 허용하는지

물이 가만히 있는지 아니면 순환하고 있는지, 그리고 그것이 알려지면 어떤 속도인지

정의된 측정 지점의 케이스 온도와 해당 지점의 위치

공칭 수치가 아닌 테스트 중에 실제로 끌어온 전력

지속 상태 및 정상 상태에 도달했다는 증거

마지막 항목은 신속 테스트가 표시되는 항목입니다. 주조 금속 하우징이 있는 등기구는 상당한 열 질량을 가지며 하우징은 천천히 따뜻해집니다. 30분 후에 중지되는 테스트는 하우징이 가열되는 것을 측정한 것이며, 고정 장치가 6시간 동안 유지되는 상태는 아닙니다. 보고서에 흡수 시간이 명시되어 있지 않은 경우 보고서의 케이스 온도는 잠정적입니다.

구매자의 경우 열 보고서의 실제 사용은 절대적인 판단이 아닌 비교입니다. 설명된 동일한 조건으로 테스트한 두 공급업체를 서로 비교할 수 있습니다. 테스트 조건 없이 단일 케이스 온도를 인용하는 두 공급업체는 전혀 비교할 수 없습니다.

무엇을 지정해야 할까요?

사양에 다음 사항을 기록하면 열 설계와 비교하여 확인할 사항이 있습니다.

예상되는 가장 추운 온도와 가장 따뜻한 온도를 포함한 서비스 중인 수온 범위

물이 움직이고 있는지 아니면 여전히 고정 위치에 있는지 여부와 가정된 흐름

설비에 물 없이 전원을 공급할 수 있는지 여부, 그렇다면 얼마나 오래 지속됩니까?

세면대가 비어 있고 설비가 직사광선에 있을 때의 최대 공기 온도

드라이버가 통합되어 있는지 원격인지 여부, 원격인 경우 설치된 위치

설비가 배수되지 않은 경우에도 서비스 가능한 상태로 유지되어야 하는지 여부

우리가 앉은 자리

우리는 통합 또는 원격 드라이버를 사용하여 수중 조명기구를 제작하고 열 설계가 가정하는 작동 조건을 추론하도록 두지 않고 명시합니다. 세면대가 펌프와 독립적으로 조명을 작동하는 경우 인터록을 권장하며 배선 세부 정보를 제공합니다.

귀하의 계획이 물 흐름을 보장하지 않고 조명을 운영하는 경우 문의 단계에서 그렇게 말하십시오. IP68 수중 조명과12V 분수 조명열 케이스는 다르며 장착에 따라 대답도 달라집니다. 우리의회사 프로필지원 관련 질문을 처리하는 방법을 다룹니다.

건식 실행 또는 정수- 애플리케이션 확인

펌프 일정, 세면기 유형 및 장착 위치를 알려주시면 당사 모델 중 해당 응용 분야에 적합한 모델과 그렇지 않은 모델을 알려 드리겠습니다.