Un apparecchio sommergibile funziona nel migliore e nel peggiore ambiente termico disponibile allo stesso tempo. L'acqua trasporta il calore in modo molto più efficace dell'aria e un involucro sigillato non offre quasi alcun percorso affinché il calore possa raggiungerlo. Ogni decisione su come costruire una luce sommergibile è una decisione su quella contraddizione.
Un alloggiamento sigillato è un problema termico prima che un problema di tenuta
La tenuta e il design termico agiscono in direzioni opposte. Una parete più spessa sigilla in modo più affidabile e aggiunge resistenza al flusso di calore. Il composto di impregnazione protegge i componenti elettronici dall'acqua e li incapsula, quindi il calore deve attraversarlo. Una copertura rimovibile per raggiungere il driver significa una guarnizione a compressione e una guarnizione a compressione è il giunto con maggiori probabilità di perdite nel tempo.
Il risultato è che un apparecchio sommergibile non è una luce sigillata con un problema termico imbullonato. È un progetto termico con requisiti di tenuta e la geometria dell'alloggiamento, lo spessore della parete, il materiale e il metodo di fissaggio interno derivano tutti da questo.
Per un acquirente, questo è il motivo per cui due apparecchi con lo stesso numero di LED e la stessa potenza possono comportarsi diversamente nell'arco di cinque anni. Il dado si comporta in modo identico. Ciò che differisce è la velocità con cui il calore lo lascia.
Il percorso del calore, passo dopo passo
Il calore proveniente da un LED viaggia lungo una catena e ogni passaggio della catena ha una resistenza termica. Il totale è ciò che decide la temperatura di giunzione.
La giunzione alla confezione, fissata dal produttore del LED
Il pacchetto sulla scheda, fissato dal giunto di saldatura e dal design del pad
La scheda all'alloggiamento, impostata dal materiale dell'interfaccia e dalla pressione di contatto
Attraverso la parete dell'alloggiamento, fissata dal materiale e dal suo spessore
Dalla superficie dell'alloggiamento all'acqua, regolato dalla superficie e dal movimento dell'acqua
I passaggi tre e quattro sono quelli in cui il produttore ha la maggiore influenza, mentre il passaggio tre è quello in cui i progetti economici rivelano di più. Un pannello centrale in metallo-fissato a una faccia lavorata trasferisce bene il calore. La stessa scheda posizionata su una superficie verniciata senza materiale di interfaccia lo trasferisce male e la differenza si manifesta come una temperatura di giunzione più elevata alla stessa potenza.
Il quinto passaggio riguarda l'installazione piuttosto che il prodotto, motivo per cui un apparecchio può funzionare in modo diverso in due lavabi della stessa dimensione. Ne parleremo più avanti.
Perché l’acqua non è semplicemente un buon dissipatore di calore
La conduttività termica dell’acqua è molte volte quella dell’aria, e questo confronto viene citato come se risolvesse la questione. Non è così, perché la conduzione nell'acqua dipende dal movimento dell'acqua.
L'acqua a contatto con una superficie calda forma uno strato limite che la isola. In acqua ferma lo strato si ispessisce e il trasferimento di calore diminuisce. Nell'acqua in movimento viene continuamente spazzato via e il trasferimento di calore rimane elevato. Un apparecchio in un laghetto senza circolazione e lo stesso apparecchio in una vasca con fontana con pompa in funzione sono due impianti termici diversi.
Tre ulteriori effetti contano nel servizio:
Aria intrappolata. Un apparecchio montato sotto una sporgenza, o con la faccia inclinata verso il basso, può trattenere una sacca d'aria contro la sua superficie superiore. L'aria è un isolante e la tasca è invisibile da sopra l'acqua.
Depositi. Il biofilm, le alghe e le incrostazioni di calcio hanno tutti una bassa conduttività termica. Un alloggiamento con rivestimento visibile è un alloggiamento che ha perso parte del suo raffreddamento.
Sedimento. Un apparecchio semi-sepolto nel limo in una vasca che viene pulita raramente ha perso gran parte della superficie per la quale era stato progettato.
Nessuno di questi è un difetto di fabbricazione. Sono condizioni operative, e una specifica che presuppone il movimento di acqua pulita dovrebbe dirlo, perché il presupposto è ciò su cui si basa la progettazione termica.
Tj, Tc e perché la temperatura della custodia è ciò che puoi misurare
I produttori di LED pubblicano una temperatura massima di giunzione, solitamente intorno ai 125 gradi o 150 gradi a seconda del pacchetto. La giunzione è interna alla matrice e non può essere misurata direttamente in un apparecchio finito.
Ciò che può essere misurato è la temperatura del case e ciò che fanno i produttori è stabilire la relazione tra i due per un determinato progetto. Questo è il motivo per cui i report LM-80 vengono eseguiti a temperature della custodia specificate anziché a un valore ambientale: la temperatura della custodia è la condizione al contorno che collega il risultato di laboratorio al prodotto reale.
Due conseguenze per gli acquirenti:
Quando un fornitore richiede un valore relativo al mantenimento del flusso luminoso, chiedere a quale temperatura dell'involucro è stata misurata e come si confronta con la temperatura dell'involucro dell'apparecchio di illuminazione finito in servizio.
Quando si specifica un apparecchio, descrivere le condizioni operative anziché solo i requisiti elettrici. L'intervallo di temperatura dell'acqua, il flusso e l'eventuale esposizione dell'apparecchio all'aria sono gli input da cui dipende la progettazione termica.
L'autista è solitamente la prima cosa a fallire
Il pacchetto LED è robusto e prevedibile. L'alimentatore non è né l'uno né l'altro, perché contiene condensatori elettrolitici la cui durata si dimezza all'incirca ogni dieci gradi di aumento della temperatura.
In un apparecchio sommergibile, il conducente siede nel peggior posto disponibile: sigillato, senza flusso d'aria, spesso adiacente ai LED che sta pilotando. Un conducente in quella posizione è un articolo soggetto a usura con una durata utile, non un componente permanente.
Questo è l’unico argomento più forte per separare i due. Un progetto con il conducente fuori dall'acqua, sul lato asciutto in un recinto ventilato o in una sala impianti, sposta il componente più sensibile alla temperatura-fuori dall'ambiente termico peggiore e modifica la modalità di guasto dell'intero sistema.
Se il driver deve essere integrato, la questione pratica è se è possibile aprire l'apparecchio per sostituirlo e se la sostituzione è una parte immagazzinata. Un'unità sigillata con un driver guasto rappresenta una sostituzione completa dell'apparecchiatura e il suo costo è determinato dall'accesso.
Funzionamento a secco: cosa succede quando la pompa si ferma e le luci restano accese
Un apparecchio sommergibile è progettato con l'acqua sull'altro lato dell'alloggiamento. Tolta l'acqua, l'ultimo passaggio del percorso termico viene sostituito dall'aria, che è circa venti volte peggiore come conduttore e infinitamente peggiore senza convezione in un bacino chiuso.
Le conseguenze arrivano in un ordine definito:
La temperatura del case aumenta, così come la temperatura di giunzione
L'emissione luminosa diminuisce, perché l'efficienza del LED diminuisce quando il die si riscalda
Il colore cambia perché i canali vanno alla deriva a velocità diverse
I condensatori del conducente invecchiano più velocemente
Lo stress termico mette in moto il sigillo e il sigillo è il prossimo fallimento
Una funzione che fa funzionare le luci mentre la pompa è spenta lo fa ogni volta. Potrebbe sopravvivere alla prima stagione. Ciò che non farà è raggiungere la durata utile descritta nella scheda tecnica, perché la scheda tecnica descriveva una condizione diversa.
Il rimedio è una decisione di controllo piuttosto che una decisione di prodotto. Collega l'illuminazione con la pompa in modo che le luci non possano funzionare senza flusso, oppure utilizza un apparecchio il cui design termico tolleri l'esposizione all'aria e indica quale dei due si applica nelle specifiche. La terza opzione, correre senza flusso e accettare la vita accorciata, è una scelta commerciale legittima purché tutti nella conversazione sappiano che è la scelta da fare.
Inserire le condizioni operative nelle specifiche anziché lasciarle dedurre e, laddove il bacino non può garantire il flusso, trattare l'interblocco come parte dell'ambito elettrico piuttosto che come un'istruzione operativa.
In vaso o riparabile: il compromesso-in parole povere
Dominano due famiglie di costruttori.
Completamente in vaso. L'elettronica è incapsulata in un composto all'interno dell'alloggiamento. La diffusione del calore è buona, la sigillatura è la più robusta disponibile e non ci sono giunti interni che possano presentare perdite. Inoltre non è riparabile: quando il driver si guasta, l'apparecchio viene sostituito.
Sigillato ma apribile. È possibile raggiungere il driver e la guarnizione. Sono possibili ricambi e una lunga durata, e il compito di sigillare è più difficile perché c'è un giunto di compressione che deve essere realizzato correttamente e ri-realizzato correttamente dopo ogni intervento.
Di solito la scelta viene fatta per te in base alla possibilità di scaricare l'acqua. Una piscina che viene svuotata ogni anno può accettare un impianto in vaso, perché la sostituzione è pianificata anziché distruttiva. Un bacino che non viene mai svuotato o una piscina in uso continuo richiedono un apparecchio le cui parti consumabili possano essere raggiunte senza spostare un metro cubo d'acqua.
Cosa mostra effettivamente un test termico
Un test termico su un apparecchio sommergibile non è una singola misurazione. Si tratta di un insieme di misurazioni effettuate finché le temperature non smettono di aumentare, in condizioni che devono essere dichiarate affinché il risultato abbia un significato.
Cosa ti offre un rapporto di prova utile:
La temperatura dell'acqua durante il test e se è stata mantenuta costante o lasciata variare
Si sa se l'acqua era ferma o circolava e a quale velocità
La temperatura della custodia nel punto di misurazione definito e dove si trova quel punto
La potenza effettivamente assorbita durante il test anziché quella nominale
La durata e la prova che è stato raggiunto lo stato stazionario
L'ultimo elemento è dove vengono visualizzati i test accelerati. Un apparecchio con alloggiamento in metallo pressofuso ha una massa termica apprezzabile e l'alloggiamento si riscalda lentamente. Un test che si interrompe dopo trenta minuti ha misurato il riscaldamento dell'alloggiamento, non la condizione in cui l'apparecchio rimarrà per sei ore. Se un rapporto non indica il tempo di immersione, la temperatura della custodia in esso contenuta è provvisoria.
Per un acquirente, l'uso pratico di un rapporto termico è un confronto piuttosto che un giudizio assoluto. È possibile confrontare tra loro due fornitori che testano la stessa condizione descritta. Due fornitori che citano la temperatura di un singolo caso senza condizioni di test non possono essere affatto confrontati.
Cosa specificare
Scriveteli nelle specifiche e il progetto termico avrà qualcosa da verificare:
L'intervallo di temperatura dell'acqua in servizio, compresi i valori più freddo e più caldo previsti
Se l'acqua è in movimento o è ferma nella posizione dell'apparecchio e il flusso presunto
Se l'apparecchio potrà mai essere alimentato senza acqua e, in caso affermativo, per quanto tempo
La temperatura massima dell'aria quando la vasca è vuota e l'apparecchio è esposto al sole diretto
Se il driver è integrato o remoto e, se remoto, dove è installato
Se l'apparecchio deve rimanere utilizzabile se non viene mai scaricato
Dove ci sediamo
Costruiamo apparecchi sommergibili con driver integrato o remoto e dichiariamo le condizioni operative presupposte dal progetto termico anziché lasciarle dedurre. Laddove un bacino fa funzionare le luci indipendentemente dalla pompa, consigliamo un interblocco e forniremo i dettagli del cablaggio.
Se il tuo progetto prevede luci senza flusso d'acqua garantito, comunicalo in fase di richiesta. Una luce subacquea IP68 e unLuce fontana 12Vsono casi termici diversi, e la risposta cambia con il montaggio. NostroProfilo Aziendalecopre il modo in cui gestiamo le domande relative alle candidature.
Domande frequenti
D: Le luci subacquee funzionano a temperature più basse perché sono nell'acqua?
R: Solo quando l'acqua è in movimento. L'acqua stagnante forma uno strato limite isolante contro l'alloggiamento. Un apparecchio in un bacino circolante e lo stesso apparecchio in uno stagno calmo sono due impianti termici diversi.
D: Cosa succede se accendo le luci della fontana con la pompa spenta?
R: L'alloggiamento perde il suo percorso principale del calore. Le temperature del case e delle giunzioni aumentano, l'uscita e il colore si discostano e i condensatori del driver invecchiano più velocemente. Il ripetuto funzionamento a secco riduce la durata dell'apparecchio e, nella maggior parte dei casi, la garanzia non lo copre.
D: Un apparecchio completamente incapsulato è migliore di uno riparabile?
R: Sigilla e diffonde meglio il calore e non può essere riparato, quindi un guasto del driver implica la sostituzione dell'apparecchio. Un design funzionale consente la sostituzione del driver o della guarnizione, ma dipende dalla corretta realizzazione del giunto di compressione. La scelta di solito dipende dalla possibilità o meno di scaricare l'acqua.
D: Perché i LED si guastano quando i LED stessi hanno una durata nominale di 50.000 ore?
R: Perché il driver si guasta per primo. I condensatori elettrolitici si deteriorano rapidamente con l'aumentare della temperatura e in un dispositivo subacqueo sigillato il driver si trova nella posizione più calda disponibile.
D: Quale valore di temperatura dovrebbe apparire in una specifica?
R: La condizione operativa anziché un singolo numero: intervallo di temperatura dell'acqua, se l'acqua è in movimento e se l'apparecchio può mai essere alimentato senza acqua. Questi sono gli input attorno ai quali è costruito il progetto termico.
Controllo di un'applicazione con acqua-funzionante o calma-a secco
Comunicateci lo schema della pompa, il tipo di bacino e la posizione di montaggio e vi diremo quale dei nostri modelli è adatto all'applicazione e quale no.