Bir dış aydınlatma farının nümerik ısıl performans incelemesi

Abstract

Birçok otomotiv dış aydınlatma lambasında ışık kaynağından çıkan ışığın istenildiği şekilde yansıtılması için reflektör kullanılmaktadır. Reflektörlere mükemmel yansıtma sağlaması için hassas yüzeyli ve çoğu kez alüminyum kaplamalı özel tasarımlı yansıtıcılar da denilebilir. Alüminyum kaplama ışığı çok iyi yansıtmasının yanı sıra özellikle akkor ampul gibi çevresine yüksek ışınım enerjisi yayan ışık kaynaklarından gelen fotonları da çok iyi yansıtarak reflektörün daha az ısınmasını sağlamaktadır. Eğer lamba alüminyum kaplama olmadan da istenilen ışık performansı sağlayabiliyorsa alüminyum kaplama maliyetinden kaçınılmak istenebilmektedir, fakat böyle durumlarda oluşabilecek ısı problemleri iyi tespit edilmelidir. Bu çalışma otomotiv dış aydınlatma sektöründe, alüminyum kaplamalı ve kaplamasız reflektörlerin lambada oluşan sıcaklık dağılımına etkilerinin birbirleriyle kıyaslanması ihtiyacına karşılık olarak yapılmıştır. Kaplama etkisinin ve kaplamasız reflektörde renk etkisinin iyi tespit edilebilmesi için hem alüminyum kaplamalı hem de alüminyum kaplamasız gri ve siyah renkli olarak üç ürün termal açıdan CFD yazılımı ile incelenmiş ve sonuçlar kıyaslamalı olarak irdelenmiştir. Çalışma neticesinde reflektörde alüminyum kaplama olduğu zaman gövdedeki sıcaklık dağılımında taşınım ile ısı transferinin baskın olduğu, alüminyum kaplamanın olmadığı durumlarda da ışınım ile ısı transferinin baskın olduğu tespit edilmiştir. Işınım ile ısı transferinin baskınlığı kaplamasız gövdenin kaplamalı olana göre daha fazla ısınmasına sebep olmuş ve özellikle kaplamasız ürünlerin ampule yakın bölgelerinde ciddi derecede sıcaklık artışı gerçekleşmiştir. Reflektör renginin ise kaplamaya nazaran lambanın sıcaklık dağılımı üzerindeki etkisinin çok az olduğu görülmüştür.

On many automotive exterior lighting lamps, reflector is used to reflect the light from the light source as requested. Reflectors could be named as the specially designed reflecting areas which have smooth surface and mostly aluminum coated to reflect perfectly. Besides reflecting the light perfectly, aluminum coating also makes the reflector body less heating as reflecting the photons from the light sources especially similar to incandescent bulbs which emit high thermal radiation around. If the lamp is able to meet the requested lighting performance without aluminum coating, avoiding the cost of aluminum coating could be wanted, but in this case possible thermal problems should be predicted well. This study is carried out against the demand of automotive exterior lighting sector as comparing the aluminum coated and uncoated reflector's thermal effects on temperature distribution of the lamp. To sensitively determine the coating effect and the colour effect of uncoated surfaces, three lamps as aluminum coated, uncoated gray and uncoated black are analyzed thermally with a CFD software and the results are investigated comparatively. As study result, it is determined that convection is dominant on housing temperature profile when reflector is aluminized, and also radiation heat transfer is dominant on housing temperature profile when reflector is uncoated. Dominance of radiation caused more heating of uncoated lamp housing than the aluminized one and on uncoated lamps overheating occurred especially on areas near bulb. Also it is seen that the reflector colour has less effect on lamp temperature profile than aluminum coating.