Obaly solárních pouličních světel: hliník, žebrování a tepelná disipace

Proč hliník převládá při výrobě obalů solárních svítidel

Tři vlastnosti činí hliník vhodnějším materiálem než ocel nebo plast pro venkovní použití:

Lehkost: Hliník je výrazně lehčí než ocel, což snižuje náklady na dopravu a zatížení nosičů – prospívá to jak hodnotě plochy (podle normy EPA), tak i hmotnosti celého produktu. Odolnost vůči korozi: Hliník přirozeně vytváří ochrannou oxidovou vrstvu, takže odolává vlivům počasí bez potřeby pravidelné údržby, jak je tomu u oceli. Vodivost tepla: Právě toto je nejdůležitější vlastnost. LED diody přeměňují velkou část přijaté energie na teplo, a hliník tento teplo efektivně odvádí pryč od svých spojů. Ocel také teplo dobře odvádí, ale je mnohem těžší; plast téměř žádné teplo neodvádí, a proto plastové obaly vyžadují aktivní chlazení nebo snížení výkonu zařízení.

Obaly, které vyrábíme, jsou vyrobeny z litého hliníku (typ ADC12) a poté povrchově upraveny práškovým nátěrem. Tento postup umožňuje přímo vytvořit potřebnou geometrii žebříčků na povrchu součásti, namísto použití dodatečných dílů. Práškový nátěr zajišťuje odolnost vůči povětrnostním vlivům. Obaly z litého hliníku s práškovým nátěrem představují základní standard trvanlivosti pro všechny produkty určené k použití venku.

Vodivost tepla: Hlavními faktory ovlivňujícími odvádění tepla jsou povrchová plocha, geometrie žebříčků a průtok vzduchu.

Teplo opouští svítidlo třemi způsoby a dobrý design využívá všechny tyto mechanismy:

Vedení tepla do samotného svítidla: Teplo vznikající v LED diodě se šíří do hliníkového pouzdra svítidla. Čím větší je rozměr pouzdra, tím více tepla dokáže absorbovat a rozptýlit.

Konvekce z povrchu: Větší plocha povrchu umožňuje efektivnější výměnu tepla s okolním vzduchem. Častým řešením je použití žebříčků – ty zvyšují plochu povrchu a zároveň zlepšují průtok vzduchu kolem svítidla.

Pasivní odvětrávání: Některé konstrukce obsahují odvětrávací otvory, které umožňují vzduchu odvádět teplo přímo. Toto pasivní chlazení funguje bez použití ventilátorů; ventilátory totiž způsobují hluk, obsahují pohyblivé části a spotřebovávají energii, což u solárních svítidel představuje významnou nákladovou položku.

Jak teplo ovlivňuje fungování svítidla: Tři nejvýznamnější důsledky špatného tepelného řízení, v pořadí, v jakém je kupující obvykle zaznamená:

Zkrácená životnost. LED diody selhávají častěji při vysokých teplotách. Jako orientační pravidlo lze říci, že životnost LED diody se přibližně zkracuje o polovinu s každým nárůstem teploty spoje o 10 °C – tedy teploty samotného polovodiče. Toto pravidlo je pouze přibližné a může se lišit v závislosti na typu diody, avšak směr tohoto vlivu je jednoznačný.**

Ztráta účinnosti. Při vysokých teplotách LED diody vydávají méně světla na watt. Zařízení, které pracuje nad svou určenou teplotou, spotřebovává stejné množství energie z baterie, ale poskytuje menší intenzitu osvětlení. Tato ztráta účinnosti se přímo projeví na doby provozu zařízení, kterou jste zaplatili, ale kterou ve skutečnosti nezískáte.**

Posun barev. Přehřáté LED diody mění svou barevnou teplotu a výsledné osvětlení je nerovnoměrné. Výsledkem je nejenom slabší osvětlení, ale také změna barvy a vznik „horkých míst“ na povrchu zařízení – právě to je to, co označujeme jako „špatnou kvalitu osvětlení“ ve 2 hodiny ráno.

Problém potřeby přebarvení zařízení

Nejčastějším důvodem, proč je dobrý tepelný design osvětlovacích zařízení zničen, je použití barvy. Městské údržbové týmy přetírají sloupy a další prvky osvětlení, aby odpovídaly celkovému vzhledu ulic; přitom barva nanášená na tyto prvky zároveň slouží i k jejich izolaci. Zařízení, které při chladnějších teplotách fungovalo bez problémů, může po neodborném nátěru začít produkovat příliš velké množství tepla, což může vést k poruchám v jejich činnosti. My tedy záměrně určujeme tloušťku povrchového nátěru a varujeme zákazníky: pokud je nutné zařízení přetřít, je nutné zakrýt jeho izolační prvky nebo použít nátěr vhodný pro dané tepelné podmínky. Toto není teoretický problém – jedná se o častý důvod servisních zásahů.

Co tato stránka nezahrnuje

Tato stránka se věnuje materiálům používaným při výrobě osvětlovacích zařízení a jejich tepelnému řízení. Nezahrnuje však ani aspekty optiky (výběr čoček, distribuce světla apod.) – tyto otázky spadají do jiné oblasti. Náš nástroj pro návrh osvětlení (/app-lighting-design) se zaměřuje na uspořádání jednotlivých komponent osvětlovacích systémů. Kompletní informace o osvětlovacích zařízeních včetně ovladačů a panelů, které jsou chráněny danými kryty, naleznete v naší řadě produktů „all-in-one solar street light“ (/all-in-one-solar-street-light).