Termisk design i nedsenkbare LED-armaturer: Hvor varmen går

En nedsenkbar armatur fungerer i det beste og det verste termiske miljøet som er tilgjengelig på samme tid. Vann transporterer bort varme langt mer effektivt enn luft, og et forseglet hus gir nesten ingen vei for varme å nå det. Enhver beslutning om hvordan et nedsenkbart lys bygges er en beslutning om den motsigelsen.

Et forseglet hus er et termisk problem før det er et forseglingsproblem

Tetning og termisk design trekker i motsatte retninger. En tykkere vegg tetter mer pålitelig og gir motstand mot varmestrømmen. Pottemasse beskytter elektronikken mot vann og innkapsler den, så varmen må gå gjennom den. Et avtagbart deksel for å nå føreren betyr en kompresjonstetning, og en kompresjonstetning er skjøten som mest sannsynlig vil lekke over tid.

Resultatet er at en nedsenkbar armatur ikke er et forseglet lys med et termisk problem boltet på. Det er en termisk design med krav til tetning, og husgeometrien, veggtykkelsen, materialet og den innvendige festemetoden kommer ut av det.

For en kjøper er dette grunnen til at to armaturer med samme LED-antall og samme effekt kan oppføre seg forskjellig over fem år. Terningen oppfører seg identisk. Det som er forskjellig er hvor raskt varmen forlater den.

Varmebanen, steg for steg

Varme fra en LED går langs en kjede, og hvert trinn i kjeden har en termisk motstand. Totalen er det som bestemmer overgangstemperaturen.

Krysset til pakken, fikset av LED-produsenten

Pakken til brettet, satt av loddeforbindelsen og putedesignet

Brettet til huset, satt av grensesnittmaterialet og kontakttrykket

Gjennom husveggen, satt av materialet og dets tykkelse

Fra husets overflate til vannet, satt av overflaten og vannets bevegelse

Trinn tre og fire er der en produsent har mest innflytelse, og trinn tre er der billig design gir mest bort. En metall-kjerneplate festet til en bearbeidet overflate overfører varme godt. Det samme brettet som sitter på en malt overflate uten grensesnittmateriale overfører det dårlig, og forskjellen viser seg som en høyere krysstemperatur ved samme effekt.

Trinn fem tilhører installasjonen snarere enn produktet, og derfor kan en armatur opptre forskjellig i to kummer av samme størrelse. Mer om det nedenfor.

Hvorfor vann ikke bare er en god kjøleribbe

Den termiske ledningsevnen til vann er mange ganger den til luft, og den sammenligningen blir sitert som om den avgjorde spørsmålet. Det gjør den ikke, fordi ledning til vann avhenger av at vannet beveger seg.

Vann i kontakt med en varm overflate danner et grenselag som isolerer den. I stille vann tykner dette laget og varmeoverføringen faller bort. I vann i bevegelse blir det kontinuerlig feid til side og varmeoverføringen forblir høy. Et armatur i en dam uten sirkulasjon og samme armatur i et fontenebasseng med en pumpe i gang er to forskjellige termiske installasjoner.

Tre ytterligere effekter er viktige i tjenesten:

Innestengt luft. En armatur montert under en avsats, eller med fronten vinklet nedover, kan holde en luftlomme mot dens øvre overflate. Luft er en isolator, og lommen er usynlig fra over vannet.

Innskudd. Biofilm, alger og kalsiumbelegg har alle lav varmeledningsevne. Et hus med synlig belegg er et hus som har mistet noe av kjølingen.

Sediment. Et armatur som er halvt-begravd i silt i et basseng som sjelden blir rengjort, har mistet det meste av overflatearealet det ble designet for å bruke.

Ingen av disse er fabrikasjonsfeil. De er driftsforhold, og en spesifikasjon som forutsetter bevegelig rent vann bør si det, fordi antakelsen er det den termiske utformingen var basert på.

Tj, Tc, og hvorfor husets temperatur er det du kan måle

LED-produsenter publiserer en maksimal krysstemperatur, vanligvis rundt 125 grader eller 150 grader avhengig av pakken. Krysset er inne i dysen og kan ikke måles direkte i en ferdig armatur.

Det som kan måles er kassetemperaturen, og det produsentene gjør er å etablere forholdet mellom de to for et gitt design. Dette er grunnen til at LM-80-rapporter kjøres ved spesifiserte kasustemperaturer i stedet for ved en omgivelsesverdi: kasustemperaturen er grensebetingelsen som knytter laboratorieresultatet til det virkelige produktet.

To konsekvenser for kjøpere:

Når en leverandør krever et lumenvedlikeholdstall, spør du ved hvilken kassetemperatur den ble målt og hvordan den er sammenlignet med kassetemperaturen til den ferdige armaturen i bruk.

Når du spesifiserer en armatur, beskriv driftstilstanden i stedet for bare det elektriske kravet. Vanntemperaturområde, strømning og om armaturet noen gang blir utsatt for luft er inngangene den termiske utformingen avhenger av.

Sjåføren er vanligvis den første som feiler

LED-pakken er robust og forutsigbar. Strømforsyningen er ingen av delene, fordi den inneholder elektrolytiske kondensatorer hvis levetid halveres for omtrent hver tiende temperaturøkning.

I en nedsenkbar armatur sitter føreren på det verste tilgjengelige stedet: forseglet, uten luftstrøm, ofte ved siden av lysdiodene den kjører. En sjåfør i den posisjonen er en sliteartikkel med levetid, ikke en permanent komponent.

Dette er det sterkeste argumentet for å skille de to. Et design med driveren utenfor vannet, på den tørre siden i en ventilert innhegning eller et fabrikkrom, flytter den mest temperatur-sensitive komponenten ut av det verste termiske miljøet, og endrer feilmodusen til hele systemet.

Hvis driveren må integreres, er de praktiske spørsmålene om armaturen kan åpnes for å erstatte den, og om erstatningen er en lagerført del. En forseglet enhet med en defekt driver er en komplett armaturerstatning, og kostnaden for det domineres av tilgang.

Tørrkjøring: hva skjer når pumpen stopper og lysene forblir på

En nedsenkbar armatur er utformet med vann på den andre siden av huset. Fjern vannet og det siste trinnet i varmebanen erstattes av luft, som er omtrent tjue ganger dårligere som leder og uendelig dårligere uten konveksjon i et lukket basseng.

Konsekvensene kommer i en definert rekkefølge:

Hustemperaturen stiger, og det samme gjør overgangstemperaturen

Lyseffekten faller fordi LED-effektiviteten synker når formen varmes opp

Fargeskifter fordi kanalene driver med forskjellige hastigheter

Førerens kondensatorer eldes raskere

Termisk spenning sykluser forseglingen, og forseglingen er neste feil

En funksjon som kjører lysene mens pumpen er av, gjør dette hver gang. Den kan overleve den første sesongen. Det den ikke vil gjøre er å nå levetiden som dataarket beskrev, fordi dataarket beskrev en annen tilstand.

Midlet er en kontrollbeslutning snarere enn en produktbeslutning. Lås sammen belysningen med pumpen slik at lysene ikke kan kjøre uten strøm, eller bruk en armatur hvis termiske design tåler lufteksponering, og si hvilken av de to som gjelder i spesifikasjonen. Det tredje alternativet, å kjøre uten flyt og akseptere den forkortede levetiden, er et legitimt kommersielt valg så lenge alle i samtalen vet at det er valget som tas.

Sett driftstilstanden inn i spesifikasjonen i stedet for å la den utledes, og der hvor kummen ikke kan garantere flyt, behandle forriglingen som en del av det elektriske omfanget i stedet for som en driftsinstruksjon.

Pottet eller brukbart: avveiningen-i enkle ord

To byggefamilier dominerer.

Fullt pottet. Elektronikken er innkapslet i en blanding inne i huset. Varmespredning er god, tetting er den mest robuste som finnes, og det er ingen innvendige skjøter som kan lekke. Det er heller ikke reparerbart: når driveren svikter, erstattes armaturet.

Forseglet men åpningsbar. Driveren og pakningen kan nås. Reservedeler og lang levetid er mulig, og tetteoppgaven er vanskeligere fordi det er en kompresjonsskjøt som må lages riktig, og gjenopprettes riktig etter hvert inngrep.

Valget tas vanligvis for deg av om vannet kan tømmes. Et basseng som tømmes årlig kan godta et pottearmatur, fordi utskifting er planlagt snarere enn forstyrrende. Et basseng som aldri blir drenert, eller et basseng i kontinuerlig bruk, argumenterer for en armatur hvis forbruksdeler kan nås uten å flytte en kubikkmeter vann.

Hva en termisk test faktisk viser

En termisk test på en nedsenkbar armatur er ikke en enkelt måling. Det er et sett med målinger tatt til temperaturene slutter å stige, under forhold som må angis for at resultatet skal bety noe.

Hva en nyttig testrapport gir deg:

Vanntemperaturen under testen, og om den ble holdt konstant eller tillatt å drive

Om vannet sto stille eller sirkulerte, og med hvilken hastighet hvis det er kjent

Hustemperaturen ved det definerte målepunktet, og hvor dette punktet er

Effekten som faktisk trekkes under testen i stedet for det nominelle tallet

Varigheten og beviset på at steady state ble nådd

Det siste elementet er der fremskyndet testing viser. En armatur med støpt metallhus har betydelig termisk masse, og huset varmes sakte. En test som stopper etter tretti minutter har målt oppvarmingen av huset, ikke tilstanden armaturet skal stå i i seks timer. Dersom en rapport ikke angir bløtleggingstid, er kassetemperaturen i den foreløpig.

For en kjøper er den praktiske bruken av en termisk rapport sammenligning snarere enn absolutt skjønn. To leverandører som tester til samme beskrevne tilstand kan sammenlignes med hverandre. To leverandører som oppgir en enkelt kassetemperatur uten testbetingelser kan ikke sammenlignes i det hele tatt.

Hva skal spesifiseres

Skriv disse inn i spesifikasjonen og den termiske utformingen har noe å sjekke opp mot:

Vanntemperaturområdet i bruk, inkludert det kaldeste og varmeste forventet

Hvorvidt vannet beveger seg eller står stille i festeposisjonen, og antatt strømning

Hvorvidt armaturet noen gang kan aktiveres uten vann, og i så fall hvor lenge

Maksimal lufttemperatur når kummen er tom og armaturet står i direkte sol

Om driveren er integrert eller ekstern, og hvis den er ekstern, hvor den er installert

Om armaturet må forbli brukbart hvis det aldri tømmes

Der vi sitter

Vi bygger nedsenkbare armaturer med driveren enten integrert eller fjernstyrt, og vi oppgir driftstilstanden den termiske designen antar i stedet for å la den utledes. Der en kum kjører lysene uavhengig av pumpen, anbefaler vi en forrigling og vil levere ledningsdetaljene.

Hvis ordningen din kjører lys uten garantert vanngjennomstrømning, si fra på forespørselsstadiet. Et IP68 undervannslys og en12V fontenelyser forskjellige termiske tilfeller, og svaret endres med monteringen. Vårbedriftsprofildekker hvordan vi håndterer søknadsspørsmål.

Kontroller en tørr-påføring eller stillestående-vann

Fortell oss pumpeplanen, servanttypen og monteringsposisjonen, så vil vi fortelle deg hvilke av våre modeller som passer applikasjonen og hvilke som ikke gjør det.