Primerjava 5 radiatorjev notranjih LED svetil
Trenutno je največji tehnični problem LED svetil odvajanje toplote. Slabo odvajanje toplote je privedlo do LED pogonskih napajalnikov in elektrolitskih kondenzatorjev, ki so postali pomanjkljivosti pri nadaljnjem razvoju LED svetlobnih teles ter vzrok za prezgodnji propad LED svetlobnih virov.
V rešitvi svetil z uporabo LV LED svetlobnega vira, ker LED svetlobni vir deluje v delovnem stanju nizke napetosti (VF=3,2V), visokega toka (IF=300～700mA), ustvarja veliko toplote in tradicionalna svetilka ima majhen prostor in majhno površino. Radiator težko hitro odvaja toploto. Čeprav so bile sprejete različne sheme odvajanja toplote, rezultati niso bili zadovoljivi in so postali nerešljiv problem za LED svetilke. Vedno iščemo materiale, ki so enostavni za uporabo, imajo dobro toplotno prevodnost in poceni materiale za odvajanje toplote.
Trenutno se po vklopu LED svetlobnega vira približno 30% električne energije pretvori v svetlobno energijo, ostalo pa v toplotno energijo. Zato je čimprejšnji izvoz toliko toplotne energije ključna tehnologija pri strukturnem oblikovanju LED svetilk. Toplotno energijo je treba odvajati s toplotno prevodnostjo, toplotno konvekcijo in toplotnim sevanjem. Le s čimprejšnjim odvajanjem toplote je mogoče učinkovito znižati temperaturo votline v LED svetilki in zaščititi napajalnik pred delovanjem v dolgotrajnem visokotemperaturnem okolju in pred prezgodnjim staranjem LED svetlobnega vira zaradi dolgotrajnega -trajno delovanje pri visoki temperaturi se je mogoče izogniti.
Pot odvajanja toplote LED osvetlitve
Ker sam vir svetlobe LED nima infrardečih ali ultravijoličnih žarkov, sam vir svetlobe LED nima funkcije odvajanja toplote sevanja. Metoda odvajanja toplote LED svetilke lahko odvzame toploto samo skozi radiator, ki je tesno povezan s ploščo kroglice LED žarnice. Radiator mora imeti funkcije toplotne prevodnosti, toplotne konvekcije in toplotnega sevanja.
Vsak radiator, poleg tega, da lahko hitro prevaja toploto iz vira toplote na površino radiatorja, je glavna stvar, da toploto odvaja v zrak s konvekcijo in sevanjem. Toplotna prevodnost rešuje le način prenosa toplote, toplotna konvekcija pa je glavna funkcija radiatorja. Učinkovitost odvajanja toplote je v glavnem odvisna od površine odvajanja toplote, oblike in sposobnosti naravne intenzivnosti konvekcije. Toplotno sevanje je le pomožna funkcija. Na splošno velja, da če je razdalja od vira toplote do površine radiatorja manjša od 5 mm, dokler je toplotna prevodnost materiala večja od 5, se lahko toplota izvozi, preostanek odvajanja toplote pa mora biti prevladuje toplotna konvekcija.
Večina LED svetlobnih virov še vedno uporablja nizkonapetostne (VF=3,2V) in visokotokovne (IF=200～700mA) LED žarnice. Zaradi visoke toplote med delovanjem je treba uporabiti aluminijevo zlitino z večjo toplotno prevodnostjo. Običajno so radiatorji iz litega aluminija, radiatorji iz ekstrudiranega aluminija in radiatorji iz žigosanega aluminija. Radiator iz aluminija za tlačno litje je tehnologija tlačnega litja delov. Tekoči cink, baker in aluminijeva zlitina se vlije v dovod stroja za tlačno litje, stroj za tlačno litje pa se ulije v radiator z obliko, omejeno z vnaprej oblikovanim kalupom.
Radiator iz litega aluminija
Stroški proizvodnje so nadzorovani, krila za odvajanje toplote pa ni mogoče narediti tanke in je težko povečati območje odvajanja toplote. Najpogosteje uporabljeni materiali za tlačno litje za radiatorje LED žarnic so ADC10 in ADC12. Radiator iz ekstrudiranega aluminija
Tekoči aluminij se ekstrudira skozi fiksno matrico, nato pa se palica obdela in razreže v želeno obliko radiatorja. Stroški kasnejše obdelave so relativno visoki. Sevalno krilo je mogoče izdelati veliko in tanko, območje odvajanja toplote pa je maksimalno razširjeno. Ko sevalno krilo deluje, se samodejno oblikuje konvekcija zraka za razpršitev toplote in učinek odvajanja toplote je boljši. Pogosto uporabljena materiala sta AL6061 in AL6063.
Vtisnjen aluminijast radiator
je uporaba udarcev in matric za stiskanje in vlečenje plošč iz jekla in aluminijeve zlitine, da se tvori radiator v obliki skodelice. Notranji in zunanji obod luknjanega radiatorja je gladek, območje odvajanja toplote pa je omejeno zaradi brez kril. Običajno uporabljeni materiali iz aluminijeve zlitine so 5052, 6061 in 6063. Kakovost delov za žigosanje je majhna in stopnja izkoriščenosti materiala je visoka, kar je poceni rešitev.
Toplotna prevodnost radiatorja iz aluminijeve zlitine je idealna in je bolj primerna za izolirano preklopno napajanje s stalnim tokom. Za neizolirane stikalne napajalnike s stalnim tokom je potrebno izolirati napajalnike AC in DC, visokonapetostne in nizkonapetostne napajalnike s strukturno zasnovo svetilke, da bi prejeli CE ali UL certifikat.
