Aydınlatma amaçlı kullanılan LED'lerin soğutma ünitelerinin tasarım esaslarının incelenmesi
Investigation of the design principles of cooling units of LEDs used for lighting purposes
Yazar: DERYA KAYNAK
Danışman: PROF. DR. ÖMER FARUK FARSAKOĞLU
Kilis 7 Aralık Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Aydınlatma amaçlı kullanılan yüksek güçlü LED'lerde önemli sorunlardan biri ortaya çıkan ısıdır. Kanatlı pasif soğutucularda yüzey alanını artırmanın kolay olması, tamir ihtiyacının olmaması , maliyetinin daha uygun olması, şekillendirilme kolaylığı LED armatürlerin soğutma çözümlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada; yüksek güçlü LED'lerde ısınma problemlerine uygun kanatçık ve yüzeylerin seçilmesi, bilgisayar destekli analiz programı (Solidworks) ile kanatçık sayısı, kanatçık türü ve farklı yüzeylerde ısıl analizinin ve optimizasyonunun yapılması, analiz sonucunda çıkan verilere göre doğru türdeki soğutucunun seçilmesi işlemini kapsamaktadır. Maksimum ve minimum sıcaklıkları taban yüzey alan değişikliği , kanatçık türü ve kanatçık sayılarına göre karşılaştırılmıştır. İlk başlangıçta tekli LED kullanılmıştır. Burada karesel ve dairesel taban yüzey alanında iğne ve plaka kanatçıklar incelenmiştir. Karesel taban yüzey alanında 35 mm yükseklikte, 2x2, 2.75x2.75, 3.5x3.5 mm taban ayrıt genişliğine sahip iğne uçlu kanatçıklar ile, karesel ve dairesel taban yüzey alanında 35 mm yükseklikte, 2, 2.75, 3.5 mm taban ayrıt genişliğinde plaka kanatçıklar karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda iğne uçlu kanatçıkların plaka kanatçıklara oranla daha iyi soğutma sağladığı görülmüştür. Daha sonrasında ise çoklu LED sisteminde aynı şekilde karşılaştırma yapılmıştır. Bu karşılaştırma da ise en iyi sonuca dairesel 150x150mm2 taban yüzey alanında 3.5 mm taban ayrıt genişliğinde ulaşılmıştır.

Abstract:
One of the important problems in high-power LEDs used for lighting is the heat generated. Finned passive coolers are widely used in cooling solutions of LED luminaires, as it is easy to increase the surface area, does not require repair, is more affordable, and is easy to shape. In this study; Selection of fins and surfaces suitable for heating problems in high-power LEDs, computer-aided analysis program (Solidworks) with the number of fins, fin type and thermal analysis and optimization of different surfaces, selection of the right type of cooler according to the data obtained as a result of the analysis. Maximum and minimum temperatures were compared according to base surface area change, fin type and number of fins. Initially, a single LED was used. Here, needle and plate fins were investigated in the square and circular base surface area. Needle-tipped fins with a base edge width of 2x2, 2.75x2.75, 3.5x3.5 mm at a height of 35 mm in square base surface area, and plate blades with a base edge width of 2, 2.75, 3.5 mm at a height of 35 mm in square and circular base surface area have been compared. As a result of the comparison, it was seen that needle tip fins provide better cooling than plate fins. Afterwards, the comparison was made in the same way in the multi-LED system. In this comparison, the best result was achieved with a circular base surface area of 150x150mm2 and a base edge width of 3.5 mm.