תאורת LED

תאורת LED, כאור ירוק של דור חדש, זכתה ליישום נרחב ב תאורת דרכים, תאורה מסחרית, תאורה תעשייתית ותאורת רכב בשל היתרונות שלה, כגון יעילות זריחה גבוהה, צריכה נמוכה של אנרגיה וחיים ארוכים. עם זאת, שבבי LED הם ליבתית מכשירי זריחה מבוססי מוליכים למחצה, והשימוש באנרגיה החשמלית אינו 100%. כ-60% עד 70% מהאנרגיה הנכנסת הופכים לחום. אם חום זה לא יפוזר במהירות וביעילות, ייגרם עלייה בטמפרטורת המפרק, מה שיגרום להפחתה ביעילות הזריחה, דעיכה מואצת של האור, סטייה בטמפרטורת הצבע ואף לכשלון מוחלט של מקור האור. בעיות אלו משפיעות קשות על אורך חיים של התאורה ועל חוויית המשתמש. כתוצאה מכך, מערכת ניהול החום מהווית אלמנט קריטי בתכנון תאורת LED, וקובעת ישירות את ביצועי המוצר והאמינות שלו.

האתגרים המרכזיים בניהול תרמי במערכות תאורה LED כוללים: גודל קטן וצפיפות עוצמת חום גבוהה של שבבי LED, שממירים אנרגיה רבה לحرارة עם תגובות מהירות, ודורשים הוצאה מהירה של החום; ממדים מוגבלים של גופי התאורה – במיוחד ליישומי תאורה פנימית ויישומים בתעשיית הרכב – שמגבילים את שטח המקרר הזמין; גופי תאורה חיצוניים חייבים לעמוד בדרישות של עמידות בפני מים, אבק, קורוזיה וקרינת UV, מה שמקשה עוד יותר על העיצוב. לדוגמה, תאורת דרכים: גופי התאורה חייבים לפעול בצורה יציבה לאורך תקופות ארוכות בטמפרטורות שמבוססות בין ‎-40° צלזיוס ל-+50° צלזיוס, ודורשים מקררים המשלבים מוליכות תרמית גבוהה עם עמידות יתירה בסביבה.

ניתן לבחור פתרונות שונים לניהול תרמי לפנסים בטווחי הספק שונים. נורות LED בנצילות נמוכה עשויות להשתמש בסובסטרט אלומיניום פשוט עם סוללות שוחק מודפסות, מה שנותן יעילות עלות; פנסים טססיים, פנסי תעשייה/מכרות ופנסים חזקים בשימוש עיקרי משתמשים בסוללות שוחק מוצלפים או מתופחים קרים כדי להשיג שטח פנים גדול יותר והתנגדות תרמית נמוכה יותר. לפנסי רחוב בעלי הספק גבוה או תאורת במה, לעתים קרובות משולבים טכנולוגיות של צינור העברת חום או לוח הפצת חום כדי להפיץ במהירות את החום למערך הסוללות, ולהפיג אותו באמצעות הקונבקציה טבעית או קירור אוויר מאולץ. סוללות שוחק מחוסמים, עם צפיפות סוללות גבוהה ויעילות תרמית מוכחת, מתאימות למקרים הדורשים ביצועים תרמיים גבוהים. סוללות שוחק יצוקות דפוס, המשולבות כיחידה אחת עם גוף הפנס, משקלות בין אסתטיקה ואמינות מבנית, מה שהופך אותן לבחירה נפוצה לתאורה חיצונית.

עיבוד פני השטח הוא חשוב באותה מידה. אנודי z עיבוד, שפשוף חול או ציפוי אבק לא רק משפרים את המראה, אלא גם מגדילים משמעותית את עמידותם בפני קורוזיה, ובכך מאריכים את חיי השרות בשטח. בסביבות קורוזיביות במיוחד, כמו אזורי חוף או מפעלי כימיקלים, מומלצים תהליכי אנודיזציה קשה או ציפוי פלואורוקרבון. z יש לקחת בחשבון גם את התכנון של נתיבי הקונ벡ציה כדי לאפשר זרימה חופשית, למזער את התנגדות האוויר ולמנוע הצטברות אבק שמפחיתה את הביצועים התרמיים. z התנגדות האוויר, ולמנוע הצטברות אבק שמפחיתה את הביצועים התרמיים.