Illustration: AT Lighting ApS 2014

Cool design forener form og funktion

tirsdag 26 aug 14

Kontakt

Niels Aage
Lektor
DTU Mekanik
45 25 42 53

Kontakt

Ole Sigmund
Professor
DTU Mekanik
45 25 42 56

Kontakt

Knud Erik Meyer
Lektor
DTU Mekanik
45 25 43 37

Kontakt

Hans Nørgaard Hansen
Institutdirektør, Professor, Ph.d.
DTU Mekanik
45 25 48 16
Nyt køledesign til LED-belysning reducerer forbruget af energi og materialer markant
LED-belysning genererer meget varme og har derfor brug for køling. Projektet HYPERCOOL, som er et samarbejde mellem forskere, programmører og designere, skal løse de problemer der findes i forhold til LED-belysning så man integrerer den mest effektive køling med designet. På den måde vil man både spare energi og undgå et større materialeforbrug end højst nødvendigt. Projektet har modtaget 5 mill. kr. fra InnovationsFonden og løber over 2 år. Projektparterne er AT Lighting, DTU Mekanik og Apiosoft.

Aktiv eller passiv køling
LED-belysning er en meget mere effektiv lyskilde end glødepæren, men udvikler samtidigt langt mere varme end de almindelige glødepærer. Faktisk kommer hele 70 % af energien ud som varme og derfor er det nødvendigt med en effektiv køleløsning. Løsningerne kan være et aktivt køleelement i form af en lille blæser, som har de problemer at den støjer og også har et selvstændigt strømforbrug. Ellers har man arbejdet med passive køleelementer, hvor varmen f.eks. ledes væk via køleribber i aluminium.

Men ofte har den passive køling ikke været tænkt ind i designet, så den æstetiske løsning har ikke været god. I andre tilfælde har løsningen været et gennemtænkt design, men uden at have den optimale køleeffekt. Udviklingen af passiv køling til LED-belysning skal altså tage højde for både om løsningen er tilstrækkelig effektiv og om den skaber en æstetisk helhed eller bare ødelægger formen.

Forskning optimerer designet
I projektet vil man bruge beregningsmodeller til at finde frem til de mest optimale former som det passive køleelement kan have. Når varmen skal ledes væk har det nemlig stor betydning hvilken form køleelementets ribber har for at kølingen bliver mest effektiv. På DTU Mekanik vil professor Ole Sigmund og forsker Niels Aage, som begge har specialiseret sig i topologioptimering, udvikle forskellige bud på hvordan køleelementernes form kan designes.

Topologioptimering er en metode til beregning og simulering af den bedst mulige materialefordeling ud fra f.eks. varmeafgivelse. Lektor Knud Erik Meyer vil stå for et test-set-up hvor man skal måle på varmeafgivelsen fra de forskellige design med et infrarødt kamera. Modellerne vil blive printet med 3D-printerne i FabLab. 3D print er den teknologi som kan håndtere komplekse strukturer bedst i den sammenhæng.
Niels Aage siger om HYPERCOOL-projektets forskning:

”Det sjoveste og mest spændende ved HYPERCOOL er, at vi får mulighed for at blande state-of-the-art metoder fra alle DTU Mekaniks fagområder. Os fra fasstofmekanik kommer med det nyeste inden for fluid topologioptimering, en metode til at bestemme den optimale fordeling af materiale i forhold til f.eks. varmeudviklingen. Knud Erik Meyer fra fluidmekanik kommer til at lave et helt nyt test set up, hvor vi kan måle den naturlige varmeafgivelse og dermed afkøling med brug af bl.a. et infrarødt kamera. 3D print laboratoriet FabLab kommer med det nyeste indenfor fremstilling af komplekse design. Og så ender vi med et produkt i stedet for en løsning som er ”bare teori”."

Unikt design med optimal energibesparelse
Jacob Tryde fra AT Lighting er projektleder på HYPERCOOL projektet, og firmaet skal stå for at implementere de geometrier som viser sig at være de mest optimale i forskellige belysningsdesign. I AT Lighting har man i et stykke tid arbejdet med passive køleløsninger i forbindelse med LED-belysning. Indtil videre har firmaet udviklet deres design ud fra en designfaglig afdækning af hvilke elementer, der fører til god passiv køling. De forskellige løsninger er løbende blevet præsenteret for fagfolk, og designet er så blevet videreudviklet ud fra deres kritik. Men det er første gang at forskeres bud på effektiv, passiv køling skal integreres direkte i belysningsdesignet, en løsning hvor form og funktion bliver identiske.

”Vi er stolte over at være en del af et stærkt HYPERCOOL hold", siger Jacob Tryde, "ambitionen om at lave et software-værktøj, der kan tilbyde os højtydende og funktionelle kølegeometrier til vores design er fantastisk og vi forventer at det vil kunne starte en revolutionerende måde at tænke fremtidige designprocesser.”

Eksempler på design fra AT Lighting som HYPERCOOL-projektet kommer til at arbejde videre med:

 

 Illustration: AT Lighting ApS 2014 Illustration: AT Lighting 

AT Lightings design-koncept af en high power LED-spot med 3D printet passiv køling. Mat sort. Illustration: AT Lighting ApS 2014

 

 
 Illustration: AT Lighting ApS 2014  Illustration: AT Lighting ApS 2014

AT Lightings 3D kølelegeme design-koncept "Twister". Gitterstrukturen er baseret på et spiralprincip der er sat sammen i et system som giver multiple, integrerede køleluftkanaler imellem store varmeafgivende flader. Illustration: AT Lighting ApS 2014. 

 
 Illustration: AT Lighting ApS 2014  Illustration: AT Lighting ApS 2014
AT Lightings 3D kølelegeme designkoncept "New edge". Gitter-strukturen er bygget op efter et modulært system med en åben struktur. Denne type er delvist inspireret af innovative letvægtsstrukturer med stor styrke og kan tænkes sat i en sammenhæng med både styrke og kølefunktion. Illustration: AT Lighting ApS 2014  
   
   

Relaterede Videoer  

Vis flere