Тепловой расчет погружных светодиодных светильников: куда уходит тепло

Погружной светильник работает одновременно в лучших и худших тепловых условиях. Вода отводит тепло гораздо эффективнее, чем воздух, а герметичный корпус практически не оставляет пути для достижения тепла. Каждое решение о том, как построить погружной фонарь, является решением этого противоречия.

Герметичный корпус — это проблема с температурой, прежде чем проблема с герметизацией.

Уплотнение и тепловая конструкция тянутся в противоположных направлениях. Более толстая стенка обеспечивает более надежную герметизацию и повышает сопротивление тепловому потоку. Герметизирующий состав защищает электронику от воды, а также герметизирует ее, поэтому тепло должно проходить через нее. Съемная крышка, обеспечивающая доступ к водителю, означает компрессионное уплотнение, а компрессионное уплотнение — это соединение, которое с наибольшей вероятностью со временем протечет.

В результате погружной светильник не является герметичным светильником с установленной тепловой проблемой. Это тепловая конструкция с требованием герметизации, от которой зависят геометрия корпуса, толщина стенок, материал и метод внутреннего крепления.

Для покупателя это причина, по которой два светильника с одинаковым количеством светодиодов и одинаковой мощностью могут вести себя по-разному в течение пяти лет. Кубик ведет себя одинаково. Разница лишь в том, насколько быстро из него уходит тепло.

Тепловой путь, шаг за шагом

Тепло от светодиода распространяется по цепи, и каждый шаг в цепи имеет тепловое сопротивление. Сумма определяет температуру перехода.

Место соединения с корпусом, закрепленное производителем светодиода

Комплектация платы, набор паяного соединения и конструкция контактной площадки

Плата к корпусу, установленная материалом интерфейса и контактным давлением

Через стенку корпуса, заданную материалом и его толщиной

С поверхности корпуса в воду, задаваемую площадью поверхности и движением воды

На третьем и четвертом этапах производитель имеет наибольшее влияние, а на третьем этапе больше всего отдают дешевые конструкции. Металлическая-основная плита, прикрепленная к обработанной поверхности, хорошо передает тепло. Та же плата, лежащая на окрашенной поверхности без интерфейсного материала, плохо его переносит, и разница проявляется в более высокой температуре перехода при той же мощности.

Пятый шаг относится к установке, а не к изделию, поэтому приспособление может работать по-разному в двух раковинах одинакового размера. Подробнее об этом ниже.

Почему вода – это не просто хороший теплоотвод

Теплопроводность воды во много раз превышает теплопроводность воздуха, и это сравнение цитируется так, как будто оно решает вопрос. Это не так, поскольку проводимость в воду зависит от движения воды.

Вода, контактируя с теплой поверхностью, образует пограничный слой, изолирующий ее. В стоячей воде этот слой утолщается и теплопередача ухудшается. В движущейся воде он постоянно сметается в сторону и теплоотдача остается высокой. Светильник в пруду без циркуляции и такой же светильник в бассейне фонтана с работающим насосом – это две разные тепловые установки.

В процессе эксплуатации имеют значение еще три эффекта:

Захваченный воздух. Приспособление, установленное под выступом или лицевой стороной вниз, может удерживать воздушный карман на своей верхней поверхности. Воздух является изолятором, и карман невидим над водой.

Депозиты. Биопленка, водоросли и кальциевые отложения имеют низкую теплопроводность. Корпус с видимым покрытием — это корпус, частично потерявший охлаждение.

Осадок. Приспособление, наполовину-засыпанное илом в раковине, которую редко чистят, потеряло большую часть площади поверхности, для использования которой оно было предназначено.

Ничто из этого не является производственным дефектом. Это условия эксплуатации, и это должно быть указано в спецификации, которая предполагает перемещение чистой воды, поскольку это предположение является основой теплового расчета.

Tj, Tc и почему температуру корпуса можно измерить

Производители светодиодов указывают максимальную температуру перехода, обычно около 125 или 150 градусов в зависимости от упаковки. Соединение находится внутри кристалла и не может быть измерено непосредственно в готовом светильнике.

Что можно измерить, так это температуру корпуса, а производители устанавливают взаимосвязь между ними для данной конструкции. Вот почему отчеты LM-80 создаются при заданных температурах корпуса, а не при температуре окружающей среды: температура корпуса является граничным условием, которое связывает лабораторный результат с реальным продуктом.

Два последствия для покупателей:

Когда поставщик заявляет данные о сохранении светового потока, спросите, при какой температуре корпуса они были измерены и как они соотносятся с температурой корпуса готового светильника, находящегося в эксплуатации.

При выборе приспособления описывайте его рабочее состояние, а не только электрические требования. Диапазон температуры воды, поток и то, подвергается ли прибор когда-либо воздействию воздуха, — это факторы, от которых зависит тепловой расчет.

Драйвер обычно выходит из строя первым

Светодиодный пакет надежен и предсказуем. Блок питания не является ни тем, ни другим, так как содержит электролитические конденсаторы, срок службы которых уменьшается вдвое примерно при повышении температуры на каждые десять градусов.

В погружном светильнике драйвер расположен в худшем доступном месте: герметично, без потока воздуха, часто рядом со светодиодами, которыми он управляет. Привод в таком положении является предметом износа со сроком службы, а не постоянным компонентом.

Это самый сильный аргумент в пользу разделения этих двух явлений. Конструкция, в которой привод расположен вне воды, на сухой стороне в вентилируемом корпусе или в машинном помещении, позволяет перемещать наиболее чувствительный к температуре-компонент из самой плохой термической среды и изменять режим отказа всей системы.

Если драйвер должен быть интегрирован, то практические вопросы заключаются в том, можно ли открыть светильник для его замены и является ли замена запасной деталью. Герметичный блок с неисправным драйвером представляет собой полную замену приспособления, и ее стоимость во многом зависит от доступа.

Сухой ход: что происходит, когда насос останавливается, а свет продолжает гореть

Погружной светильник спроектирован так, что на другой стороне корпуса находится вода. Удалите воду, и последний этап теплового пути будет заменен воздухом, который примерно в двадцать раз хуже как проводник и бесконечно хуже без конвекции в закрытом бассейне.

Последствия наступают в определенном порядке:

Температура корпуса повышается, как и температура перехода.

Светоотдача падает, поскольку эффективность светодиодов падает по мере нагрева кристалла.

Цвет меняется, поскольку каналы смещаются с разной скоростью.

Конденсаторы драйвера стареют быстрее

Термическое напряжение приводит к циклическому повреждению уплотнения, и уплотнение становится следующим отказом.

Функция, которая включает свет при выключенном насосе, делает это каждый раз. Возможно, он переживет первый сезон. Чего он не достигнет, так это достижения срока службы, описанного в таблице данных, поскольку в таблице данных описаны другие условия.

Средством правовой защиты является контрольное решение, а не решение о продукте. Соедините освещение с насосом, чтобы светильники не могли работать без потока, или используйте светильник, термическая конструкция которого выдерживает воздействие воздуха, и скажите, какой из двух вариантов применяется в спецификации. Третий вариант, работа без потока и принятие сокращенного срока службы, является законным коммерческим выбором, пока все участники разговора знают, что это выбор, который делается.

Укажите рабочее состояние в спецификации, а не оставляйте его на усмотрение, а если бассейн не может гарантировать поток, рассматривайте блокировку как часть электрического объема, а не как инструкцию по эксплуатации.

Готовый или исправный: компромисс-просто

Доминируют две строительные семьи.

Полностью залитый. Электроника заключена в компаунд внутри корпуса. Распространение тепла хорошее, герметизация самая надежная, внутренние соединения, которые могут протекать, отсутствуют. Он также не подлежит ремонту: при выходе из строя драйвера приспособление заменяется.

Запечатанный, но открываемый. До привода и прокладки можно добраться. Возможны запасные части и длительный срок службы, а задача герметизации усложняется, поскольку существует компрессионное соединение, которое необходимо правильно сделать и -правильно переделывать после каждого вмешательства.

Выбор обычно делается за вас по поводу того, можно ли сливать воду. Бассейн, который опорожняется ежегодно, может принять герметизированное приспособление, поскольку замена является плановой, а не разрушительной. Бассейн, который никогда не опорожняется, или бассейн, постоянно используемый, требуют приспособления, до расходных частей которого можно добраться, не перемещая ни кубического метра воды.

Что на самом деле показывает термический тест

Тепловое испытание погружного светильника – это не одно измерение. Это набор измерений, проводимых до тех пор, пока температура не перестанет повышаться, в условиях, которые необходимо указать, чтобы результат что-то значил.

Какой полезный отчет об испытаниях дает вам:

Температура воды во время испытания, поддерживалась ли она постоянной или позволяла дрейфовать.

Была ли вода стоячей или циркулирующей, и с какой скоростью, если это известно

Температура корпуса в определенной точке измерения и местонахождение этой точки.

Мощность, фактически потребляемая во время испытания, а не номинальное значение.

Продолжительность и доказательства достижения устойчивого состояния.

Последний пункт — это то, что показывает ускоренное тестирование. Светильник с литым металлическим корпусом имеет значительную тепловую массу, и корпус нагревается медленно. Тест, который прекращается через тридцать минут, измеряет нагрев корпуса, а не состояние, в котором прибор будет находиться в течение шести часов. Если в отчете не указано время выдержки, температура корпуса в нем является предварительной.

Для покупателя практическое использование теплового отчета – это сравнение, а не абсолютное суждение. Два поставщика, испытывающие одни и те же описанные условия, можно сравнить друг с другом. Двух поставщиков, указывающих температуру одного корпуса без условий испытаний, вообще нельзя сравнивать.

Что указать

Запишите их в спецификацию, и тепловой расчет будет с чем сравнивать:

Диапазон температур воды в эксплуатации, включая ожидаемую самую холодную и самую теплую воду.

Независимо от того, движется ли вода или находится в положении крепления, а также предполагаемый расход.

Можно ли когда-либо включать прибор без воды, и если да, то как долго?

Максимальная температура воздуха, когда раковина пуста и светильник находится под прямыми солнечными лучами

Является ли драйвер встроенным или удаленным, а если удаленным, то где он установлен

Должен ли прибор оставаться работоспособным, если из него никогда не опорожняют воду

Где мы сидим

Мы создаем погружные светильники со встроенным или удаленным драйвером и указываем рабочие условия, которые предполагает тепловой расчет, а не оставляем на ум. Если в бассейне освещение работает независимо от насоса, мы рекомендуем использовать блокировку и предоставим детали проводки.

Если в вашей схеме используется освещение без гарантированного расхода воды, сообщите об этом на этапе запроса. Подводный фонарь IP68 иФонтанный свет 12 ВЭто разные тепловые корпуса, и ответ меняется в зависимости от монтажа. НашПрофиль компаниирассказывает о том, как мы решаем вопросы, связанные с заявками.

Проверка применения сухого-потока или стоячей-воды

Сообщите нам схему работы насоса, тип бассейна и место установки, и мы подскажем, какая из наших моделей подходит для данного применения, а какая нет.