اهمیت دفع حرارتی مناسب در سیستم های نورپردازی
برای طراحی یک سیستم نورپردازی فضای باز نیاز به دانشی فراتر از خود طراحی است.باید دانست تجهیزات مناسب برای هر فضا باید به چه صورتی باشد و چگونه بهترین مؤلفه های طراحی نورپردازی را برای بدست اوردن رضایت مشتریان پروژه لحاظ کرد.یکی از این مؤلفه ها داشتن طول عمر بالاتر در تجهیزات نورپردازی است. علاوه بر استفاده از قطعات باکیفیت که یکی از مهمترین عوامل تعیین کننده طول عمر یک وسیله نورپردازی است، توجه به طراحی حرارتی بهبود یافته (دفع حرارتی مناسب) یکی دیگر از عوامل تعیین کننده در کیفیت و میزان عمر مفید یک وسیله نورپردازی led می باشد.
یکی از مزیت های LED ها که بارها به آن اشاره شده است این است که LED ها گرما تولید نمی کنند. به نوعی این امر صحیح است ،اگر یک چراغ LED را لمس کنید نسبت به سایر لامپ ها نظیر رشته ای و فلوئرسنت خنک تر به نظر می رسند. این به دلیل عدم تولید تابش مادون قرمز در لامپ های LED است. البته این موضوع برای ال ای دی های مخصوص مادون قرمز صحیح نیست.
امواج مادون قرمز عامل گرما
تابش امواج مادون قرمز در لامپ های رشته و سایر منابع نوری در واقع چیزی است که باعث تولید گرما در آنها می گردد و آنها را به دلیل داغ بودن غیرقابل لمس می کند. عدم وجود تابش امواج مادون قرمز چراغ های ال ای دی را قادر می سازد برای قرار گیری در مکان هایی که گرمای تولیدی از سایر منابع نوری ایجاد مشکل میکند مانند داخل آکواریوم ماهی و روشنایی برای مواد غذایی، مناسب باشند.
اگرچه چراغهای ال ای دی در هنگام لمس کردن خنک تر به نظر می رسند اما در داخل خود چراغ گرمای ناخواسته زیادی قرار دارد. این گرما ناشی از اتلاف حرارتی در نیمه هادی های تولید کننده نور که در داخل لامپ ال ای وجود دارند است. یعنی به طور معمول بخشی از انرژی الکتریکی ورودی به گرما تبدیل می شود. با این همه با این گرمای اظافی باید چکار کرد.
چرا گرمای مرتبط با ال ای دی ها باید مدیریت شود
در ال ای دی های توان بالا از بین بردن گرما به وسیله یک سیستم مدیریت حرارتی کارآمد بسیار مهم است. بدون دفع حرارتی مناسب دمای داخلی ال ای دی ها افزایش یافته و باعث تاثیرات مخرب روی ویژگی های عملکردی ال ای دی ها می شود. اگر دما تجهیزات بالا برود بر اتصالات مدار هم تاثیر منفی خواهد گذاشت و باعث قعطی در مدار می گردد.
با افزایش درجه حرارت داخلی ال ای دی میزان ولتاژ مستقیم و لومن خروجی کاهش پیدا می کند، که علاوه بر اینکه درخشندگی و بازدهی را کاهش می دهد. باعث کاهش طول عمر کاری مفید ال ای دی نیز می شود. لامپ های ال ای دی معمولا به طور ناگهانی خراب نمی شوند اگرچه این مسأله ممکن برخی اوقات اتفاق بیفتد به خصوص اگر آنها بیش از حد داغ شوند. هرچند ممکن است لومن خروجی با گذشت زمان کاهش پیدا می کند.
چه چیزی بر درجه حرارت تأثیر دارد
دمای محیط و جریان خروجی منبع تغذیه هر دو بر دمای ال ای دی ها تأثیر می گذارد. تأثیرات دیگر در رابطه با ماهیت نور و میزان وات ال ای دی بر هر واحد سطح هیت سینک (سطحی که قرار است گرما را از بین ببرد) است.
مهمترین بخش در خنک سازی لامپ های ال ای دی مسیر انتقال حرارتی از لامپ ال ای دی به فضای خارج از چراغی که لامپ ال ای دی در آن استفاده شده، می باشد. گرما باید به روشی مؤثر از لامپ دور شده و با نوعی سرمایش یا اتلاف حرارتی از محیط خارج شود.
جنس هیت سینک
فلزات هادی خوبی برای حرارت و الکتریسته هستند، ولی ما از هر فلزی نمی توانیم به عنوان هیت سینک استفاده کنیم. طلا بهترین شرایط را برای دفع حرارت دارد ولی به دلیل بالا بودن نرخ جهانی این فلز گرانبها نمی توان از آن به عنوان ماده مناسب در ساخت هیت سینک یاد کرد و فقط در صنایع خاص آن هم به طور بسیار محدود از این فلز جهت ساخت هیت سینک استفاده می شود.
مس هم هدایت گر مناسبی برای حرارت است، ولی فلز مس هم به دلیل چگالی بالایی که دارد خیلی سنگین است که این امر موجب بالا رفتن هزینه تولید هیت سینک بر پایه مس می شود و این یک نقطه ضعف برای مس به حساب می آید و باعث محدود شدن استفاده از این ماده در تولید هیت سینک شده است. علاوه بر بالا بودن جرم حجمی مس می توان قابلیت شکل پذیری کم این فلز را نیز بعنوان نقطه ضعفی دیگر برای آن در نظر گرفت.
در این بین آلومینیوم بهترین گزینه برای ساخت هیت سینک است زیرا چگالی کمی داشته و ارزان قیمت تر است و از همه مهم تر توانایی دفع حرارت بسیار خوبی هم دارد. آلومینیوم به خود رطوبت را جذب نمیکند ، ترک نخورده و پاره یا شکافته نمی شود وهم چنین نسبت به خوردگی بسیار مقاوم است. در واقع هیت سینک آلومینیوم بهترین گزینه برای تولید کنندگان تجهیزات الکترونیکی می باشد.
اهمیت سطح هیت سینک
انتقال حرارتی در سطح دفع کننده حرارت یا هیت سینک انجام می شود. به همین دلیل بهترین هیت سینک ها دارای مساحت سطح رویه زیادی هستند. افزایش سطح می تواند با افزایش ابعاد هیت سینک یا افزودن پره به آن انجام شود. افزودن پره ها به هیت سینک سطح بیشتری را برای تبادل حرارتی فراهم می آورد. البته باید فضای کافی به منظور جریان یافتن هوا بین پره ها وجود داشته باشد تا اختلاف دما بین پره ها و هوا بوجود بیاید. اگر پره ها بیش از حد به هم نزدیک باشند هوای بین پره ها به خوبی خنک نشده و دمای آن به دمای پره ها می رسد که باعث توقف انتقال حرارتی می گردد. پس تعداد پره های بیشتر به معنی خنک کنندگی بهتر نیست بلکه پره ها نیز باید دارای فاصله مناسب باشند.
همچنین بخوانید: شاخص نمود رنگ و دمای رنگ
