Replacing metals with polymers is getting more and more popular. The main reason for this is that in a lot of cases the same requirement can still be achieved while at the same time using the benefits that polymer brings with them. In some cases the polymers can actually be the favorable choice of material. Fagerhults Belysning AB is one of the companies that traditionally have been using metals but their interest in polymers has grown. The purpose has therefore been to investigate the possibilities of implementing a polymer based material in a LED-armature which will be stationed outdoors and how this realizable potential CADconstruction in a polymer material can be measured against current requirements. The difficulty with this and the main reason why this haven’t been done yet is the general bad thermal conductivity that polymers have. The heat that is being created by the LED-lights has to be taken care of otherwise they will become too warm and will not be able to operate under the same conditions anymore. The side effects will be reduced lifetime and effect. However, if this is taken care of in a proper way and the LED-lights can operate under given temperatures the benefits of polymers can be applied. Two different requirement specifications were created to choose the right materials. The first requirement specifications takes care of the part of the armature where heat is being conducted and needs to be taken care of while the other requirement specifications takes care of the composition and exterior of the armature. Different types of polymers where then selected for the two requirement specification using material database and consultation from plastic suppliers. Another aspect that was part in taking care of the conductive heat two concepts was created. Both of these concepts where then put in a heat simulation program with the polymer that was considered having the highest thermal conductivity. The material that was used for the exterior design was a normal engineering polymer with a low thermal conductivity. However, after the heat simulations the result showed that a polymer with a high thermal conductivity was needed to be used even for the exterior design. Otherwise the heat would have exceeded the limit that was set for the LED-lights. Furthermore, the thermal conductive polymer was considered to be good enough to be used even for the exterior design. Thereby a couple of concepts where created for the exterior design and how it should be composed by using brainstorming, morphology and Pugh’s matrix and a final concept could then be presented. The purpose was thereby fulfilled since the possibilities of implementing a polymer based material had been done together with a realizable CAD-concept. The final result became that the heat that was being generated by the LED-lights can be managed of already existing polymers and at the same time using the benefits with polymers by integrating functions and lower the weight. The usage of a thermal conductive polymer in both the whole armature will lead to high cost for the material. High water- and dust requirements were put on the armature which led to implications in integrating more functions. / Ersättning av metall med ett polymert material blir allt vanligare. Det här för att i många fall kan samma kravbild uppnås samtidigt som fördelarna hos polymera material utnyttjas. Fagerhults Belysning AB är ett av de företag där metall traditionellt sett har använts men där det finns ett intresse för vilka möjligheter polymera material kan innebära. Syftet har därmed varit är att utreda möjligheten av implementering av polymert material i LED-armatur för utomhusmiljö och hur en potentiellt realiserbar konstruktion i valt polymert material i datorsimulerad miljö kan jämföra sig med nuvarande krav. Svårigheten, som också i högsta grad varit anledningen till varför det här inte har genomförts tidigare, är polymerernas generellt dåliga förmåga att leda värme. LED-lampornas effekt och livslängd är starkt beroende av värmeavledningen och leds värmen bort så kan LED-lamporna operera under rätt temperatur. Två olika kravspecifikationer ställdes upp för valet av material. Den ena avser den del av armaturen som främst påverkar värmeavledningen och den andra avser den sammansättande konstruktionen, det vill säga den yttre formgivningen. Materialval gjordes med avseende på de olika kravspecifikationerna med hjälp av en materialdatabas och konsultation av plastleverantörer. Konstruktion för att leda bort värme gjordes sedan och baserades på två varianter av kylflänsar. De här båda varianterna simulerades med den värmeledande polymeren som hade högst värmeledningsförmåga. Materialet för den yttre formgivningen var en enklare konstruktionsplast men efter värmesimuleringar visade resultaten att en värmeledande polymer var tvungen att användas även för den yttre formgivningen. Det här för att klara temperaturkraven hos LED-lamporna. Vidare togs flertalet olika koncept fram för hur den yttre formgivningen skulle sammansättas och med brainstorming, morfologi samt Pughs matris kunde ett slutgiltigt koncept presenteras. Syftet är därmed uppnått genom att möjligheterna har studerats och en realiserbar konstruktion har tagits fram. Resultatet är att värmehanteringen i LED-armaturen kan hanteras av befintliga polymera material samtidigt som egenskaperna hos polymerer utnyttjades då bland annat funktioner integrerats och vikten red ucerats. Användandet av den värmeledande polymeren för hela armaturen resulterar dock i höga materialkostnader samtidigt som höga krav på vatten- och dammtäthet har skapat svårigheter för integration av fler funktioner i armaturen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:hj-30925 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Viberg, Simon, Blomberg, Jonny |
| Publisher | Tekniska Högskolan, Högskolan i Jönköping, JTH, Maskinteknik, Tekniska Högskolan, Högskolan i Jönköping, JTH, Maskinteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0024 seconds