Isı transfer katsayısı farklı soğutucuların LED çalışma performansına etkilerinin incelenmesi
Research of the effects of heatsinks with different heat transfer coefficients on the LED operating performance
Yazar: ASLI SPOR
Danışman: DOÇ. DR. İSMAİL KIYAK
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Aydınlatma günümüzün her alanında karşımıza çıkan ve yaşam kalitesinin belirleyen bir alandır. Bununla beraber son yıllarda LED'li aydınlatma teknolojisi giderek yaygınlaşmaya başlamıştır.  LED içeren lambalar, harcadıkları enerjiye göre ürettikleri ışık akısı yüksektir ve uzun süre parlaklıklarını koruyabilmektedirler. Diğer aydınlatma sistemlerine kıyasla en önemli farkı, enerji tüketiminin düşük ve kullanılan ışık kaynağının uzun ömürlü olmasıdır. COB LED'ler, çektikleri enerjinin büyük bir kısmını ısı enerjisine dönüştürdüğünden LED çipleri üzerinde bir sıcaklık artışı gerçekleşmektedir. Bu sıcaklık LED'lerin özelliklerini olumsuz etkiler. En önemli olumsuz etkileri ise uzun ömür değerlerinin düşmesidir. Zaman içinde bu soruna çözüm olarak çeşitli soğutucu sistemleri ortaya çıkmıştır. 
Bu projede, seçilen COB LED'ler ısı transfer katsayısı farklı malzemelerden üretilmiş soğutucular ile birleştirilerek LED armatürler oluşturulmuştur. Ayrıca soğutuculara; elektrolitik kaplama şeklinde, bakır ve gümüş malzemeler ile 10, 25, 40 µm kalınlıkta kaplama uygulanarak farklı LED armatürler oluşturulmuştur. 
Soğutucular ile COB LED birleştirilmesinin teorik hesapları yapılmış ardından kaplamalı ve kaplamasız LED armatürlerin, LED kılıf sıcaklığı ile soğutucu sıcaklık değerleri ölçülmüştür. Ayrıca belirlenen farklı katkılara sahip malzemeler ile üretilen kaplamalı veya kaplamasız soğutucular ile çalışan LED'lerin sıcaklığa bağlı ışık çıkış değerleri ölçülmüştür. Sıcaklık ölçümü yapabilen iki multimetre yardımı ile LED'in katot ucu noktasından ve soğutucuların orta kanatçıklarından veriler alınmıştır. Lüksmetre yardımı ile de LED'e ait aydınlık düzeyi verileri alınmıştır. Ayrıca ANSYS simülasyon programı kullanılarak soğutucu malzemelerinin ısıl analizleri yapılarak karşılaştırılmıştır. 
Sonuç olarak; ısı transfer katsayısı farklı malzemelerden üretilen soğutucuların ve bu soğutuculara farklı kaplama kalınlıklarında bakır veya gümüş kaplama yapılmasının COB LED çalışma performansına etkileri uygulamalı olarak analiz edilmiştir. Sonucunda; 10 µm kalınlıktaki gümüş kaplama en olumlu sonuçları vermiştir.

Abstract:
Lighting is an area that we encounter in all areas of our day and that determines the quality of life. However, in recent years, LED lighting technology has become increasingly widespread. Lamps containing LEDs have a high luminous flux produced according to the energy they consume and can maintain their brightness for a long time. The most important difference compared to other lighting systems is that the energy consumption is low and the light source used has a long life. Since COB LEDs convert most of the energy they absorb into heat energy, a temperature increase takes place on the LED chips. This temperature adversely affects the properties of the LEDs. The most important negative effects are the decrease in longevity values. Over time, various cooling systems have emerged as a solution to this problem.
In this project, LED luminaires were created by combining selected COB LEDs with heatsinks made of materials with different heat transfer coefficient. In addition to heatsinks; in the form of electrolytic coating, copper and silver materials and 10, 25, 40 µm thick coatings are applied to create different LED luminaires. Theoretical calculations of the combination of heatsinks and COB LEDs were made, then the LED case temperature and heatsink temperature values of the coated and uncoated LED luminaires were measured. In addition, temperature-dependent light output values of LEDs operating with coated or uncoated heatsinks produced with materials with different additives were measured. With two multimeters capable of measuring temperature, data were taken from the cathode tip of the LED and the middle fins of the heatsinks. The illuminance data of the LED were also obtained with the luxmeter. In addition, thermal analysis of the heatsink materials were made using the ANSYS simulation program and compared.
The effects of the heatsinks produced from materials which have the different heat transfer coefficient and the copper or silver coating of these heatsinks with copper or silver plating and different plating thicknesses on the COB LED operating performance were analyzed in practice. As a result; silver-plated heatsinks with a thickness of 10 µm gave the most positive results.