Geri Dön

M1 ve M2 kategorisinde tanımlanan yol aydınlatma sınıflarına uygun ve yüksek verimli LED'li yol aydınlatma armatür modellerinin tasarımı ve termal analizi

Design and thermal analysis of high efficiency LEDs for street illumination armatures in M1 and M2 categories

  1. Tez No: 540357
  2. Yazar: BURCU ÇİÇEK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NECMETTİN ŞAHİN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Aksaray Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 124

Özet

Işık yayan diyotlar (LED'ler) elektrik enerjisini doğrudan ışık enerjisine dönüştüren yarı-iletken cihazlardır. Bununla birlikte LED'ler kendisine uygulanan elektrik enerjisinin ancak % 20'sini ışık enerjisine dönüştürebilmektedir. Geri kalan enerji ısı enerjisine dönüşerek LED çiplerinde yüksek sıcaklığa sebep olmaktadır. LED'lerde oluşan yüksek ısı akısı, LED'lerin ömür, kararlılık ve güvenirliğini olumsuz yönde etkilemektedir. Özellikle yüksek güçlü LED'lerde jonksiyon sıcaklığını izin verilen sınırın altında tutmak şarttır. Bu nedenle LED paketlerinin etkili termal yönetimi LED'lerin performansını geliştirmek açısından önemlidir. Bu tez çalışmasında, sokak aydınlatmasında kullanılmak üzere yüksek güçlü LED paketlerinin ve bu LED'lerde oluşan ısıyı uzaklaştırmak amacıyla ısı borulu soğutucu plakanın tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan LED paketine entegre edilen ısı borulu soğutucu plaka ve kanatçıkların termal davranışları ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak simüle edilmiştir. Tasarımda U-tipi silindirik bakır ısı boruları kullanılmıştır. İlk olarak soğutucu plaka üzerinde bulunan kanatçıkların optimum boyutları belirlenmiştir. İkinci olarak, farklı sayı, çap ve uzunluklarda ısı boruları için termal analiz yapılmış ve optimum değerler elde edilmiştir. Sonrasında, LED paketlerin bileşenleri olarak kullanılacak uygun malzemeler belirlenmiştir. Son olarak LED çip hacminin maksimum sıcaklık üzerindeki etkisini belirlemek için dört farklı çip hacmine sahip yüksek güçlü LED modelleri kullanılarak termal analizler yapılmıştır. Akışın sürekli rejimde ve sıkıştırılamaz olduğu varsayılarak her bir LED modeli için farklı türbülans modellerinin ve duvar yaklaşımlarının etkileri değerlendirilmiştir. ANSYS Fluent programında yapılan analizlerin doğrulanması için deneysel bir düzenek oluşturulmuş ve sistemin belirli noktalarında sıcaklık ölçümleri alınmıştır. Deneysel ölçümlerden elde edilen sonuçlar sayısal sonuçlarla uyumlu çıkmıştır.

Özet (Çeviri)

Light emitting diodes (LEDs) are solid state semiconductor devices that directly convert electrical energy into light energy. However, LEDs convert only about 20% of the applied electric energy to light energy. The remaining energy is converted into heat energy, causing high temperatures in the LED chips. High heat fluxes in the LEDs limit the reliability, stability and lifetime of them. Especially in high power LEDs, it is necessary to keep the junction temperature below the allowable limit. So, effective thermal management of the LED package is critical to improve LED performance. In this thesis, LED packages were designed to be used in street lighting. In order to remove the heat generated from the LEDs, a heat sink heat pipe geometry was designed and modeled. Thermal behavior of the heat sink heat pipe model with fins integrated into the LED packages are simulated using the ANSYS Fluent software. U-shaped cylindrical copper heat pipes are used in the design. Firstly, the optimum dimensions of the fins on the heat sink were determined. Secondly, thermal analyses were performed for different numbers, diameters and lengths of heat pipes and optimum values were obtained. Afterwards, suitable materials to be used as components of LED packages were determined. Finally, thermal analyses were performed using high power LED models with four different chip volumes to determine the effect of the LED chip volume on the maximum temperature. The effects of different turbulence models and wall approaches were evaluated by assumed continuous conditions and incompressible flow conditions for each LED model. An experimental set up was established for the verification of analyzes performed at ANSYS Fluent and temperature measurements were taken at certain points of the system. The experimental results were consistent with the numerical results.

Benzer Tezler

  1. Towards a model for analyzing the cognitive gap in user-product interaction throughout the technological evolution

    Kullanıcı-ürün etkileşiminde bilişsel boşluk: Teknolojik evrim açısından bir analiz modeli

    BEYZA DOĞAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Endüstri Ürünleri Tasarımıİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstriyel Tasarım Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HATİCE HÜMANUR BAĞLI

  2. Atık polipropilen ve dokuma cam lifi ile desteklenen osb panellerin balistik, hızlandırılmış uv yaşlandırma ve ısı iletkenliği özelliklerinin belirlenmesi

    Determination of the ballistic, accelerated uv aging and thermal conductivity properties of osb panels supported by waste polypropylene and woven glass fiber

    ESER SÖZEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Ormancılık ve Orman MühendisliğiBartın Üniversitesi

    Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÖKHAN GÜNDÜZ

  3. M1 ve M2 aydınlatma sınıfı yollar için yüksek enerji verimli LED'li yol aydınlatma armatürünün optik tasarımı

    Optical design of high energy efficient LED road lighting luminaire for M1 and M2 lighting class roads

    DUYGU YİĞİT ÜNLÜ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    EnerjiAksaray Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NECMETTİN ŞAHİN

  4. Investigation of the effects of M1-M2 induced macrophages and macrophage-derived exosomes on pre/post-tumorigenic processes of breast cancer spheroids

    M1-M2 indüklenmiş makrofajların ve makrofaj türevli eksozomların meme kanseri sferoidleri pre/post-tümörijenik süreçlerindeki etkilerinin incelenmesi

    MUHAMMED MUSTAFA SÜNGÜ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    BiyokimyaAnkara Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BURAK DERKUŞ

  5. Platelet-derived microparticles differentially regulate macrophage polarization

    Trombosit mikrokeseciklerinin m1- ve m2-benzeri makrofaj kutuplaşmasına etkileri

    ELİF SENEM KÖKSAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    PROF. İHSAN GÜRSEL