Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) ile Led Temas Sıcaklığı Tayini ve Kanatçık Hesabı

Abstract

LED(Light Emmitting Diode) yapısı itibarı ile N ve P tipi yarı iletken katmanlar arasına sandviç edilmiş aktif katman tabakasından ve bunların elektriksel bağlantılarından oluşan optoelektronik bir elemandır. 1995 yılından itibaren otomotiv sektöründe kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada, tipik bir otomobil ön farı içinde ışık tüpünü besleyen 0.5, 0.75, 1 ve 1.25 W gücünde bir LED’in 25, 50 ve 80ºC çevre sıcaklıklarında Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) çözümleri yapılarak LED temas sıcaklık değerleri (Tj) ve ısı taşınım katsayıları hesap edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre kanatçık sayısı, tipi ve optimum kanatçık aralıkları, geliştirilen bir program yardımıyla bulunmuştur. Geometrik modeli, CATIA V5 R19 yazılımı kullanılarak oluşturulan LED, ICEM CFD kullanılarak elemanlara bölünmüş ve ısıl analizi ANSYS CFX 14 yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Ortam hava akışı sürekli rejimde, sıkıştırılamaz, laminar ve üç boyutlu kabul edilmiştir. Havanın termofiziksel özelliklerinin sıcaklıkla değişimi, kaldırma kuvveti ve radyasyon etkileri dikkate alınmıştır. Geliştirilen program yardımıyla uygun kanatçık tasarımı yapılarak, artan çevre sıcaklığına rağmen Tj sıcaklıklarının uygun değerlerde tutulması sağlanmıştır. Kanatçık optimum aralığının kanatçık tasarımında önemli bir parametre olduğu görülmüştür. LED ömrünün ve performansının beklenen seviyede olması için LED’in far içinde çevre sıcaklığının düşük olduğu bölgelere yerleştirilmesi gerektiği tespit edilmiştir

Keywords

• Araç aydınlatma sistemleri, far, laminar doğal taşınım, radyasyon, eşlenik analiz, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD)

Led Junction and Heatsink Number Calculation with Computational Fluids Dynamic (CFD)

Abstract

A LED (Light Emmitting Diode) is an optoelectronic component which includes active layer among N and P type semiconductor products like a sandwich and electrical taps. Since 1995 LED is used in automotive sector. On this application, 0.5-0.75-1-1.25 W powered a typical car head light LED's junction temperature (Tj) rates with HAD resolutions at 25, 50, 80°C and heat transmission rates are calculated. The winglet numbers and types, optimum winglet gaps were found out with macro according to evidences. The geometric model of LED was designed by CATIA V5 R19 software. It is divided into its components with ICEM CFD and its temperature analysis is done via ANSYS CFX 14. Its airflow is assumed as in constant regime, laminar and solid. Thermo physical features of the weather's changes related to heat, buoyancy and radiation effects are taken into consideration. Heat transmission rate on circuit and temperature rates are calculated and compared with the literature rates.Appropriate fin design developed with the help of program developed and despite the increasing ambient temperature, junction temperatures taken appropriate values. Optimum fin interval was found to be an important parameter in the design of heat sinks. LED should be located where the ambient temperature is low in headlamp for LED life and performance to be expected level

Keywords

• Vehicle lighting systems, head lamp, laminar natural convection, radiation, conjugate analysis, computational fluid dynamics (CFD)