גופי תאורות רחוב סולאריות: אלומיניום, פינים חימום והספקת חום

מדוע אלומיניום הוא האפשרות הטובה ביותר לגופי תאורות חוץ?

שלושה תכונות הופכות את האלומיניום לבחירה הטובה יותר מפלדה או פלסטיק לשימוש בגופי תאורות חוץ:

קלות: אלומיניום קל בהרבה מפלדה, מה שמוזיל את עלויות השילוח ואת המשקל שנדרש למוטות – הן השטח הפנים-אקטיבי (EPA – Effective Projected Area) והמשקל הכולל של המוצר נהנים מכך. עמידות לקורוזיה: אלומיניום מייצר באופן טבעי שכב אוקסידי מגן, כך שהוא מתמודד עם תנאי מזג האוויר בלי הצורך בתחזוק קרום כמו בפלדה. הפרעת חום: זו התכונה החשובה ביותר. מנורות LED מחוללות חלק גדול מהאנרגיה שהן קולטות לחום, ואלומיניום מוביל את החום בצורה יעילה מהאזורים החמים. פלדה מובילה חום באופן סביר אך שוקלת הרבה יותר; פלסטיק מוביל כמעט שום חום, מה שמחייב שהמכלים העשויים מפלסטיק יצטרכו מערכות קירור אקטיביות או הפחתת עוצמת הספקה.

המכלים שאנו מייצרים עשויים מאלומיניום שנשפך בתהליך די-קאסטינג (die-casting) – ADC12 הוא הסוג הסטנדרטי של אלומיניום שאנו משתמשים – והם מכוסים בצבע באמצעות תהליך פולישת פורה (powder coating). תהליך הדי-קאסטינג מאפשר לנו ליצור צורות מסוימות ישירות בחומר, בלי הצורך להרכיב חלקים נוספים, והפולישה מספקת עמידות לתנאי מזג האוויר. מכלים עשויים מאלומיניום שנשפך עם פולישת פורה הם הבסיס לחוסנותם בכל מוצר שאנו שולחים לשימוש בחוץ.

מסלול החום: שטח הפנים, פינים וזרימת האוויר

(The thermal path: surface area, fins, and airflow)

החום עוזב את המכשיר בשלושה אופנים, ועיצוב טוב מנצל את כולם:

העברה של חום אל גוף המכשיר: החום הנוצר בדיוד הלהט (LED) נע בתוך המכל העשוי אלומיניום. ככל שגודל המכשיר גדול יותר, כך הוא מסוגל לספוג ולהפיץ יותר חום.

הצפיפות של האוויר: שטח פנים גדול יותר מביא להחלפת חום יעילה יותר עם האוויר שמסביב. השימוש ב“פינים” (finns) הוא טכניקה סטנדרטית: הם מגדילים את שטח הפנים תוך כדי שהם שומרים על גודל מתוכן של המכשיר, ובמקביל משפרים את זרימת האוויר סביבו.

זרימת אוויר פאסיבית דרך המכל: בחלק מהעיצובים מוספים פתחים או מערכות נשימה כדי שהאוויר יוביל את החום מחוץ. קירור פאסיבי כזה עובד בלי שימוש במזגפי אוויר – מזגפי אוויר גורמים לרעש, לחלקים מתנועים ולצריכת אנרגיה נוספת, שבמקרה של מכשירים סולריים מהווה חיסרון משמעותי.

מה קורה לאורות כתוצאה מניהול חום לקוי?

שלושת ההשפעות העיקריות של ניהול חום לקוי, בסדר שהקונה מבחין בהן:

• תקופת שירות מוקצרת. נורות LED נשברות מהר יותר בטמפרטורות גבוהות. ככלל עקרון, תקופת השירות של נורות LED נחצית כמעט בכל 10 מעלות צלזיוס של עלייה בטמפרטורת המוליקולות הפולימריות שבתוכן (הטמפרטורה באזור הסמיקונדקטור). כלל זה הוא פחות או יותר מדויק ומשתנה בהתאם לסוג הנורה, אך הכיוון נשאר אותו דבר בכל המקרים.
• הפחתת יעילות. נורות LED חמות פולטות פחות אור לוואט. מכשיר שמתפעל בטמפרטורה גבוהה מהטמפרטורה המותאמת צורך אותו כמות אנרגיה מהסוללה, אך מספק פחות אור – הפחתת היעילות משפיעה ישירות על משך הזמן שהמכשיר יכול לעבוד ללא חידוש אנרגיה.
• שינוי בצבע האור. נורות LED שחמות משנות את טמפרטורת הצבע של האור שהן פולטות, מה שגורם לאי-יציבות באיכות האור שמתקבל. הרחוב לא פשוט הופך חלש יותר; האור משתנה בצבעו ומתפתחים אזורים חמים, וזו בדיוק התמונה של “איכות אור גרועה” בשעה 2 בלילה.

בעיה החידוש של המכשירים (The problem of repainting the devices)

הדרך הנפוצה ביותר שבה נהרס עיצוב תרמי טוב היא כתיבת צבע על המתקנים. צוותי תחזוקה ברשויות העיר מצביעים מחדש את הגדרות והמתקנים כדי שיתאימו לאופי הרחוב, והצבע שמורחב על החלקים התרמיים של המתקנים מספק להם הגנה תרמית. מתקן שבמצב לא מצופה עליו צבע יכול להגיע לטמפרטורות גבוהות מאוד, מה שעלול לפגוע בתפקודו. אנו מגדירים בצורה מדויקת את עובי הצבע שמורחב על המתקנים ומזהירים את הקונים: אם נדרש לצבוע מחדש את המתקן, יש להסתיר את החלקים התרמיים או להשתמש בצבע שמתאים לדרישות ההגנה התרמית. זו לא בעיה תיאורטית – זו בעיה שקורה שוב ושוב במקרים רבים.

מה לא מכוסה בדף זה

דף זה מכסה נושאים כגון חומרי בנייה וניהול תרמי, אך לא מכסה נושאים אופטיים (בחירת עדשות, חלוקת אור, וכדומה). כלי העיצוב שלנו לתאורה (/app-lighting-design) מטפל בהיבטי התכנון הפיזי של המערכת התאורה. עבור מתקן שלם, כולל השליט והפאנל שמוגן על ידי הקפסולה, ראו את מגוון מנועי התאורה השמשית שלנו (/all-in-one-solar-street-light).