Topic
LED (Light Emitting Diode, Işık Yayan Diyot) armatürlerde karşılaşılan en önemli
sorunlardan birisi ısınmadır. Bu sorunu gidermek için aktif ve pasif soğutma
yöntemleri olsa da, maliyet ve verim göz önüne alındığında, en çok kullanılan
yöntem alüminyum soğutuculardır. Armatürün ısı yayan arayüz (junction point) bir
PCB’ye (Printed Circuit Board, baskılı devre levhası) bağlıdır. En genel haliyle,
PCB’nin bir kısmı yada tümü, direk yada dolaylı yoldan bir soğutucuya bağlanır ve
kondüksiyon (iletim) yolu ile ısı bu soğutucuya iletilir. Sonrasında, bu ısı, çevredeki
havaya iletilir ve bu yolla cihazın üstündeki ısı düşer.
Soğutucularda yüzey alanını artırmak için en sık kullanılan yöntem kanatçık
kullanmaktır. Kanatçık kullanmak hem soğutucunun kütlesini azaltır, hem de ısı
transferini sağlayan yüzey alanını artırır. Bu çalışmada öncelikle iğne ve plaka
kanatçıklar incelenmiştir. 35 mm yükseklikte 2 mm’e 2 mm taban ayrıtına sahip iğne
kanatçıklar ile, 35 mm yükseklikte 2 mm genişlikte ve 55 mm uzunlukta plaka
kanatçıklar karşılaştırılmış ve iğne kanatçıkların eşit yüzey alanında çok daha iyi
soğutma sağladıkları gözlemlenmiştir. Bundan sonra, iğne kanatçıklar üzerine
yoğunlaşılmış ve farklı boyutlardaki iğne kanatların sonuçları karşılaştırılmıştır.
Burada kullanılan değişkenler; kanatçık yüksekliği ve taban ayrıt genişliği olmuştur.
25 mm, 35mm ve 45 mm’lik kanatçık yükseklikleri ve 2 mm, 2,5 mm ve 3 mm taban
ayrıtı genişlikleri karşılaştırılmıştır.
Her bir durumda, farklı kanatçık sayıları ile bir örnek grubu üzerinde simülasyonlar
yapılmış, ve her bir grupta en düşük Tmax(en yüksek arayüz sıcaklığı) değerini veren
kanatçık sayısı optimum kabul edilip diğer durumlardaki optimumlarla
karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırılmalar sonucunda, taban ayrıt genişlikleri sabit iken,
kanatçık yüksekliği değişse de aynı kanat sayısında optimum’a ulaşılmıştır. Buna
karşın, kanatçık yüksekliği sabit iken, taban ayrıt genişliği değişse de optimum
değerlerin yüzey alanları ve ölçülen Tmax değerleri birbirine çok yakın çıkmıştır.
Bu çalışmada, armatür çizimleri Solidworks programı kullanılarak çizilmiş ve
simülasyonlar ise, aynı programın Flow Simulation modülü ile çözümlenmiştir.
Kullanılan armatür tasarımı, basit, sade ve her LED armatürde bulunması gereken
temel karakteristiklere sahip olarak tasarım edilmiştir. Çalışmada kullanılan LED,
Cree’nin CXA2011 modelidir. Metal Çekirdek Baskılı PCB kullanılmıştır.Armatürün
dış yüzeyi olarak soğutucu tabanı olarak da kullanılacak alüminyum malzeme
kullanılmıştır. Isıl simülasyona bir etkisi olmayacağından herhangi bir reflektör
eklenmemiştir. Armatürün alt kısmı cam ile kapatılmıştır.