Obudowy świetlówek słonecznych: aluminium, elementy rozpraszające ciepło oraz rozwiązania termiczne

Dlaczego aluminium jest najlepszym wyborem na obudowy świetlówek na zewnątrz

Trzy właściwości czynią aluminium lepszym materiałem niż stal lub plastik przy produkcji obudów świetlówek na zewnątrz:

– Lekkość: Aluminium jest znacznie lżejsze od stali, co zmniejsza koszty transportu oraz obciążenie konstrukcji; zarówno efektywna powierzchnia (EPA – Effective Projected Area), jak i bezwzględne obciążenie (dead load) są korzystne z punktu widzenia ekonomii i trwałości produktu. – Odporność na korozję: Aluminium naturalnie tworzy ochronny szlak powierzchniowy w postaci warstwy tlenu, dzięki czemu toleruje wpływ warunków pogodowych bez konieczności regularnego konserwowania, jak to jest w przypadku stali. – Przewodność cieplna: To właśnie najważniejsze kryterium. Diody LED przekształcają dużą część energii pobranej w ciepło, a aluminium skutecznie odprowadza to ciepło z obszaru ich pracy. Stal również przewodzi ciepło, ale waży znacznie więcej; plast nie przewodzi ciepła w ogóle, dlatego obudowy z plastu wymagają aktywnego chłodzenia lub ograniczenia mocy.

Obudowy, które wyprodukowujemy, są wykonane z aluminium wytłoczonego pod ciśnieniem (metoda die-casting); standardowym stopem aluminium jest ADC12. Powierzchnia obudów jest pokryta powłoką w postaci proszku (powder coating), co zwiększa ich odporność na warunki atmosferyczne. Obudowy z aluminium wytłoczonego pod ciśnieniem z powłoką w postaci proszku stanowią bazę jakościowych wymagań dla produktów przeznaczonych do stosowania na zewnątrz.

Droga rozprzeprowadzania ciepła: powierzchnia, elementy rozrzedzające ciepło („finy”) oraz przepływ powietrza

W procesie rozprzeprowadzania ciepła odgrywają kluczową rolę powierzchnia obudowy, elementy rozrzedzające ciepło („finy”) oraz przepływ powietrza. Im większa powierzchnia, tym lepsza jest efektywność odprowadzania ciepła; im większą liczba elementów rozrzedzających ciepło, tym skuteczniejsze jest chłodzenie; im lepszy przepływ powietrza, tym szybciej ciepło jest odводzone z wnętrza obudowy.

Ciepło opuszcza urządzenie przez trzy różne drogi, a dobry projekt wykorzystuje wszystkie z nich:

Przenoszenie ciepła poprzez materiał obudowy: Ciepło generowane przez diodę LED przenoszy się do aluminiowej obudowy. Im większa jest obudowa, tym większą ilość ciepła może ona wchłonąć i rozprowadzić.

Konwekcja z powierzchni: Większa powierzchnia umożliwia skuteczniejszą wymianę ciepła z otaczającym powietrzem. Standardowym rozwiązaniem są rynny, które zwiększają powierzchnię obudowy, zachowując przy tym jej kompaktową formę, a jednocześnie poprawiają przepływ powietrza wokół diody.

Pasywny przepływ powietrza przez obudowę: W niektórych projektach obudowa jest wyposażona w otwory, które umożliwiają odprowadzenie ciepła. Taki pasywny system chłodzenia nie wymaga wentylatora – wentylatory generują hałas, zawierają ruchome części i zużywają energię, co w przypadku urządzeń solarnych stanowi dodatkowy koszt.

Jak ciepło wpływa na działanie lampy

Trzy najważniejsze konsekwencje niewłaściwego zarządzania ciepłem, w kolejności, w jakiej je kupiec dostrzega:

Skrócony okres trwania życia Diody LED szybciej się psują w wysokich temperaturach. Zgodnie z ogólną zasadą życie diody LED mniej więcej zmienia się w połowinę przy każdym wzrostie temperatury o 10°C – to temperatura w obrębie samego półprzewodnika. Ta zasada jest przybliżona i może się różnić zależnie od rodziny emitentów światła, ale ogólny trend jest bezwzględnie wyraźny.

Spad wydajności W wysokich temperaturach diody LED emitują mniej światła na jednego watu. Oświetlenie, działające powyżej swojej nominalnej temperatury, zużywa tę samą ilość energii z baterii, ale zapewnia gorszą jasność. Spadek wydajności bezpośrednio wpływa na autonomię urządzenia, o którą zapłaciłeś, ale której nie doświadczasz w rzeczywistości.

Zmiana koloru światła Przewyższona temperatura powoduje zmianę temperatury koloru światła emitowanego przez diody LED, co powoduje nierównomierne rozprostowanie światła w całym oświetleniu. W efekcie ulica nie tylko staje się ciemniejsza, ale też zmienia kolor; pojawiają się też „gorące punkty” na jej powierzchni. Tak wygląda właśnie „niska jakość oświetlenia” o drugiej w nocy.

Problem konieczności ponownego malowania Wszystkie te problemy powodują konieczność częstego malowania oświetlenia, co powiększa koszty eksploatacji.

Najczęściej dochodzi do uszkodzenia dobrze zaprojektowanego termicznego systemu z powodu niewłaściwego nanoszenia farby. Zespoły utrzymania miejskiego malują słupy i inne elementy, aby pasowały do ogólnego wyglądu ulicy; farba na ich powierzchni ma za zadanie izolować te elementy. Jeśli element nie był wcześniej pokryty farbą, temperatura może wzrosnąć na taki poziom, że może dojść do uszkodzenia jego funkcji. My celowo określamy odpowiednią grubość warstwy farby i ostrzegamy kupców: jeśli konieczne jest ponowne malowanie, należy zasłonić elementy, które są podatne na wpływ ciepła, lub użyć farby przeznaczonej specjalnie do takich celów. To nie jest teoretyczny problem – to często występujący problem wymagający interwencji technicznej.

Co na tej stronie nie jest opisane

Na tej stronie omawiane są materiały używane do budowy opraw świetlnych oraz aspekty ich termicznego zarządzania. Nie dotyczy się jednak aspektów optiki (wybor soczewek, rozdzielania światła itd.), które stanowią odrębną dziedzinę. Nasze narzędzie do projektowania oświetlenia (/app-lighting-design) zajmuje się rozplanowaniem całego układu oświetlenia. Jeśli chodzi o gotowe elementy oświetlenia, włącznie z kontrolerem i panelami, które są chronione przez obudowę, zapoznaj się z naszą linią produktów „All-in-One Solar Street Light” (/all-in-one-solar-street-light).