Светодиодное освещение

Светодиодное освещение, являясь новым поколением экологичных источников света, получило широкое применение в уличном освещении, коммерческом освещении, промышленном освещении и автомобильном освещении благодаря своим преимуществам, таким как высокая световая эффективность, низкое энергопотребление и длительный срок службы. Однако светодиодные чипы по своей сути являются полупроводниковыми излучающими устройствами, и использование электрической энергии в них не достигает 100 %. Примерно 60–70 % входной энергии преобразуется в тепло. Если это тепло не рассеивается своевременно и эффективно, это приводит к повышению температуры перехода, в результате чего снижается световая эффективность, ускоряется деградация светового потока, происходит смещение цветовой температуры и даже полный выход источника света из строя. Эти проблемы серьезно влияют на срок службы светильника и качество пользовательского опыта. Следовательно, система теплового управления является ключевым элементом при проектировании светодиодных светильников и напрямую определяет производительность и надежность изделия.

Ключевые проблемы в тепловом управлении светодиодного освещения включают: компактные размеры и высокую плотность тепловой мощности светодиодных чипов, которые концентрируют тепло с быстрыми переходными процессами, требуя быстрого отвода тепла; ограниченные габариты светильников — особенно для внутреннего освещения и автомобильных применений — что ограничивает доступное пространство для радиаторов; наружные светильники должны одновременно соответствовать требованиям по водонепроницаемости, пылезащите, коррозионной стойкости и защите от ультрафиолетового излучения, что дополнительно усложняет конструкцию. Возьмём в качестве примера уличное освещение: светильники должны стабильно работать в течение длительного времени при температурах от -40 °C до +50 °C, что требует использования радиаторов, сочетающих высокую теплопроводность с исключительной устойчивостью к атмосферным воздействиям.

Для светильников с различным диапазоном мощности могут быть выбраны различные решения теплового управления. Светодиодные лампы низкой мощности могут использовать простую алюминиевую подложку со штампованными ребрами радиатора, что обеспечивает экономичность; Встраиваемые светильники средней и высокой мощности, промышленные/шахтные светильники и прожекторы в основном используют экструдированные или холодновысадочные радиаторы для увеличения площади поверхности и снижения теплового сопротивления. Для мощных уличных фонарей или сценического освещения часто применяются технологии тепловых трубок или пластин-распределителей тепла, которые быстро передают тепло на массив ребер, рассеивая его за счет естественной конвекции или принудительного воздушного охлаждения. Радиаторы с нарезанными ребрами, обладающие высокой плотностью ребер и повышенной тепловой эффективностью, подходят для условий с высокими требованиями к тепловым характеристикам. Литые под давлением радиаторы, интегрированные в корпус светильника как единое целое, обеспечивают баланс между эстетикой и структурной целостностью, что делает их распространённым выбором для наружного освещения.

Обработка поверхности имеет не меньшее значение. Анодирование, пескоструйная обработка или порошковое покрытие не только улучшают внешний вид, но и значительно повышают коррозионную стойкость, продлевая срок службы в условиях открытого воздуха. Для сильно агрессивных сред, таких как прибрежные зоны или химические предприятия, рекомендуются твёрдое анодирование или фторуглеродное покрытие. Конструктивные особенности также должны обеспечивать беспрепятственные пути конвекции, минимизировать сопротивление воздушному потоку и предотвращать скопление пыли, что ухудшает тепловые характеристики.