Oświetlenie LED

Oświetlenie LED, jako nowa generacja ekologicznego źródła światła, zyskało szerokie zastosowanie w oświetleniu drogowym, komercyjnym, przemysłowym oraz samochodowym ze względu na swoje zalety, takie jak wysoka skuteczność świetlna, niskie zużycie energii oraz długi okres użytkowania. Jednakże chipy LED są zasadniczo półprzewodnikowymi urządzeniami emitującymi światło, a wykorzystanie energii elektrycznej nie wynosi 100%. Mniej więcej 60% do 70% energii wejściowej przekształca się w ciepło. Jeśli ciepło to nie zostanie szybko i skutecznie odprowadzone, prowadzi to do podwyższonej temperatury złącza, co skutkuje obniżeniem skuteczności świetlnej, przyspieszonym osłabieniem światła, zmianą barwy światła oraz nawet całkowitą awarią źródła światła. Te problemy znacząco wpływają na długość życia oprawy oświetleniowej oraz na doświadczenie użytkownika. W związku z tym system zarządzania temperaturą stanowi kluczowy element projektowania opraw LED, bezpośrednio decydujący o wydajności i niezawodności produktu.

Kluczowe wyzwania w zarządzaniu ciepłem w oświetleniu LED obejmują: małą wielkość i wysoką gęstość mocy cieplnej chipów LED, które koncentrują ciepło z szybkimi odpowiedziami przejściowymi, wymagając szybkiego odprowadzania ciepła; ograniczone wymiary opraw – szczególnie w oświetleniu wewnętrznym i zastosowaniach motoryzacyjnych – co ogranicza dostępną przestrzeń dla radiatorów; oprawy zewnętrzne muszą jednocześnie spełniać wymagania dotyczące szczelności przed wodą, pyłem, odporności na korozję oraz ochrony przed promieniowaniem UV, co dodatkowo komplikuje projektowanie. Weźmy na przykład oświetlenie drogowe: oprawy muszą pracować stabilnie przez dłuższy czas w temperaturach od -40°C do +50°C, wymagając radiatorów łączących wysoką przewodność cieplną z wyjątkową odpornością na warunki atmosferyczne.

Dla opraw o różnych zakresach mocy można wybrać różne rozwiązania zarządzania ciepłem. Diody LED o niskiej mocy mogą wykorzystywać prostą podstawę aluminiową ze sztampowanymi żebrami radiatora, co zapewnia korzyści ekonomiczne; oprawy sufitowe o średniej i wysokiej mocy, światła przemysłowe/ górnicze oraz reflektory najczęściej wykorzystują wyciskane lub kucane na zimno radiatory, umożliwiające uzyskanie większej powierzchni i niższej rezystancji termicznej. W przypadku wysokomocnych lamp ulicznych lub oświetlenia scenicznego często stosuje się technologie rurek cieplnych lub płyt rozpraszających ciepło, które szybko rozprowadzają ciepło do układu żeber, odprowadzając je przez naturalną konwekcję lub chłodzenie wymuszone. Radiatory Skived Fin, charakteryzujące się dużą gęstością żeber i doskonałą wydajnością termiczną, nadają się do warunków wymagających wysokiej wydajności cieplnej. Radiatory odlewane metodą cisnioną, integrowane jako jednostka z korpusem oprawy, zapewniają równowagę między estetyką a integralnością strukturalną, co czyni je powszechnym wyborem w oświetleniu zewnętrznym.

Obróbka powierzchni jest równie istotna. Anodyz z ing, piaskowanie lub powlekanie proszkowe nie tylko poprawiają wygląd wizualny, ale znacząco zwiększają odporność na korozję, przedłużając czas użytkowania w warunkach zewnętrznych. W przypadku szczególnie agresywnych środowisk, takich jak obszary nadmorskie czy zakłady chemiczne, zaleca się utwardzanie anodowe z ing lub procesy powlekania fluorowęglanowego. Przy projektowaniu należy również zapewnić niezabudowane ścieżki konwekcyjne, minimalizować z e opór powietrza oraz zapobiegać gromadzeniu się kurzu, które pogarsza wydajność cieplną.