سولر سٹریٹ لائٹ ہاؤسنگز: الومینیئم، فن (Fins), اور حرارت

کی طرف سے پوسٹ کیا گیاOSD ادارتی ٹیم, فیکٹری انجینئرز جن کے پاس پروڈکشن اور فیلڈ سروس میں 15 سال کا تجربہ ہے میںسب سے زیادہ مقبول, صنعت کی خبریں۔ 28 ستمبر 2024 کو

(“Solar Street Light Housings: Aluminum, Fins, and Heat”)

اس فیکسچر کا جسم دراصل ایک ہیٹسنک (heat sink) ہے جس پر لائٹ سورس (light source) لگا ہوتا ہے۔ یہی ایک جملہ ہاؤسنگ ڈیزائن کے بارے میں تمام اہم نکات کو واضح کر دیتی ہے:

سولر سسٹم میں اس بات کی اہمیت بہت زیادہ ہے کیونکہ بیٹری سے نکلنے والی ہر واٹ کی طاقت حرارت کی مانند ضائع ہو جاتی ہے (بجائے اس کے کہ روشنی کے طور پر استعمال ہو۔) یہ صفحہ ایل ای ڈی (LED) سے لے کر ہوا تک کے حرارتی پروسیس کو وضاحت کرتی ہے، اور اس میں ہمارے اپنے کارخانہ میں استعمال کیے جانے والے ہاؤسنگ مواد کا ذکر بھی کیا گیا ہے۔

الومینیئم کیوں بہترین اختیار ہے؟

بیرونی فیکسچرز (outdoor fixtures) کے لحاظ سے الومینیئم، اسٹیل یا پلاسٹک سے برتر ہے کیونکہ اس کے پاس تین اہم خصوصیات ہیں:

ہلکا ہے۔ الومینیئم اسٹیل کے مقابلے میں کافی ہلکا ہے، جس سے شپنگ کے اخراجات اور پولوں پر لگنے والے بوجھ میں کمی آتی ہے؛ اس سے EPA (Effective Projected Area) اور “ڈیڈ لوڈ” (Dead Load) دونوں کو فائدہ ہوتا ہے۔
مزاحمت کاری (کcorrosion resistance): الومینیئم میں خود سے ہی ایک حفاظتی آکسائیڈ پرت تشکیل ہو جاتی ہے، لہذا یہ موسمی حالات کو بغیر کسی خاص دیکھभال کے برداشت کر سکتا ہے، جبکہ اسٹیل کو ایسی پرت کی ضرورت ہوتی ہے۔
حرارتی چالکت (thermal conductivity): یہ سب سے اہم خصلت ہے۔ ایل ای ڈی (LEDs) اپنی طاقت کا ایک بڑا حصہ حرارت میں بدل دیتے ہیں، اور الومینیئم اس حرارت کو جوڑوں سے دور کرنے میں کارگر ثابت ہوتا ہے۔ اسٹیل بھی حرارت کو کافی حد تک منتقل کرتا ہے، لیکن اس کا وزن بہت زیادہ ہے؛ پلاسٹیک تو حرارت کو تقریباً بالکل منتقل نہیں کرتا، اسی لیے پلاسٹک کے کیسوں کو سکونٹڈ کرنے کی ضرورت پڑتی ہے یا ان کی کارکردگی کو کم کرنا پڑتا ہے۔

ہم جو کیس تیار کرتے ہیں وہ ڈائ-کاست الومینیئم سے بنے ہوتے ہیں – ہمارا معیاری مصرُوع ADC12 ہے – اور ان پر پاور کوٹنگ (powder coating) لگائی جاتی ہے۔ ڈائ-کاستنگ کی وجہ سے ہم سیدھے ہی پارٹ میں فن (fins) کی ساخت کر سکتے ہیں، بجائے اس کے کہ ایکسٹریوژن (extrusions) کو جوڑنے کی ضرورت پڑے؛ پاور کوٹنگ سے کیس موسمی حالات کے خلاف مزاحمت کرنے کے قابل ہو جاتے ہیں۔ ڈائ-کاست الومینیئم کے کیس جن پر پاور کوٹنگ لگی ہوتی ہے، وہ بیرونی استعمال کے لئے سب سے زیادہ مضبوط اور پائیدار ہوتے ہیں۔

حرارت کا انتقال: سطح کا رقبہ، فن (fins)،اور ہوا کا بہاؤ (The thermal transfer process: Surface area, fins, and airflow)

حرارت اس آلے سے تین راستوں سے نکل جاتی ہے، اور ایک اچھے ڈیزائن میں ان تمام راستوں کا استعمال کیا جاتا ہے:

توصیل (Conduction): LED میں پیدا ہونے والی حرارت ایلومینیئم کے خارجی کوٹ میں منتقل ہو جاتی ہے۔ جتنا بڑا کوٹ ہوگا، اتنی زیادہ حرارت وہ جذب کر سکتا ہے اور اسے پھیلا سکتا ہے۔
برقراری (Convection): بڑے سطحی رقبے کی وجہ سے ارد گرد کی ہوا کے ساتھ حرارت کا تبادل زیادہ مؤثر ہوتا ہے۔ “فن” (Fins) ایک معیاری حل ہیں؛ وہ سطحی رقبہ بڑھاتے ہیں اور آلے کو چھوٹا بھی رکھتے ہیں، ساتھ ہی آلے کے ارد گرد کی ہوا کے بہاؤ کو بہتر بناتے ہیں۔
خاموش بہاؤ (Passive Airflow): کچھ ڈیزائنوں میں وینٹ (Vent) والے خارجی کوٹ یا مناسب جگہوں پر رکھے گئے سوراخ ہوتے ہیں تاکہ ہوا حرارت کو براہ راست باہر نکال سکے۔ اس طرح کا خاموش تھرمل کنٹرول (Passive Cooling) فین کے بغیر ہی کام کرتا ہے؛ فین تو آواز پیدا کرتے ہیں، حرکت کرنے والے حصے رکھتے ہیں، اور اپنی بجلی بھی خرچ کرتے ہیں، جو کہ سولر آلات کے لحاظ سے ایک حقیقی خسارہ ہے۔

حرارت کا روشنی پر کیا اثر ہوتا ہے؟

برے تھرمل مینجمنٹ (Poor Thermal Management) کے تین نتائج، جنہیں خریدار عموماً دیکھتا ہے:

مختصر عمر: ایل ای ڈی (LED) لائٹ بلب اعلی درجہ حرارت میں جلدی خراب ہو جاتے ہیں۔ عام طور پر، جوڈجن (junction) کے درجہ حرارت میں ہر 10 درجہ سینٹی گراد (°C) کے اضافے کے ساتھ ایل ای ڈی کی عمر تقریبا نصف ہو جاتی ہے؛ یہ درجہ حرارت سیمی کنڈکٹر کے اندر ہوتا ہے۔ یہ ایک تقریبی قاعدہ ہے اور یہ مختلف ایل ای ڈی ماڈلوں میں مختلف طرح سے کارگر ہوسکتا ہے، لیکن اس کا رخ ہمیشہ ایک ہی رہتا ہے۔
کارکردگی میں کمی: گرم ایل ای ڈی ہر واٹ کے لئے کم روشنی پیدا کرتے ہیں۔ ایسا بلب جو اپنے طرزِ اورضعیمحرارت سے زیادہ گرم ہو جائے، اسی مقدار بجلی کو خرچ کرتا ہے لیکن کم روشنی فراہم کرتا ہے؛ اس سے کارکردگی میں کمی آجاتی ہے، جس کا نتیجے کے طور پر بلب کی خدمت کا دورانیہ کم ہو جاتا ہے۔
رنگ میں تبدیلی: زیادہ گرم ہونے سے ایل ای ڈی کا رنگ تبدیل ہو جاتا ہے، اور پورے بلب میں روشنی کا توازن خراب ہو جاتا ہے۔ اس کی وجہ سے روشنی کی کوالٹی بھی خراب ہو جاتی ہے؛ مثلاً، رات 2 بجے سڑکیں گہری نہیں، بلکہ اپنا رنگ بدل لیتی ہیں اور کچھ مقامات زیادہ روشن ہو جاتے ہیںۤ

“دوبارہ رنگ کرنے” کی ضرورت

(“The need to repaint”): اوپر بیان کردہ مسائل کی وجہ سے ایل ای ڈی لائٹ بلبوں کو وقتی ضرورت پڑتی ہے کہ ان کا رنگ دوبارہ تبدیل کیا جائے، تاکہ ان کی کارکردگی اور روشنی کی کوالٹی بہتر ہو سکے۔

عام طور پر، اچھے تھرمل ڈیزائن (thermal design) کو نقصان پہنچانے کا سب سے عام سبب رنگ کا استعمال ہوتا ہے۔ مقامی رکھرمنٹ (municipal maintenance) کی ٹیمیں کھمبوں اور دیگر فیکٹرز (fixtures) کو دوبارہ رنگ کرتی ہیں تاکہ وہ سڑک کے ماحول (streetscape) کے مطابق ہوں؛ لیکن رنگ کے استعمال سے ان فیکٹرز کی عزلتی خصوصیات (insulation properties) متاثر ہو جاتی ہیں۔ ایک ایسا فیکٹر جو بغیر رنگ کے 15 درجہ سینٹی گراد (15°C) کم درجہ حرارت پر کام کرتا ہے، لاپرواہی سے رنگ کیے جانے کے بعد اسکی کارکردگی متاثر ہو سکتی ہے۔ ہم پاور کوٹ (powder coating) کی موٹائی کو جان بوجھ کر انتخاب کرتے ہیں اور خریداروں کو وارننگ دیتے ہیں کہ اگر کسی فیکٹر کو دوبارہ رنگ کرنا پڑے تو اسکے فن (fins) کو ڈھک لیں یا ایسا کوٹ استعمال کریں جو تھرمل خصوصیات کے مطابق ہو۔ یہ محض نظری مسئلہ نہیں ہے؛ بلکہ یہ ایک متواتر پیش آنے والی مشکل ہے۔

یہ صفحہ کیا نہیں پوشتہ کرتی…

یہ صفحہ ہاؤسنگ مواد (housing materials) اور تھرمل مینجمنٹ (thermal management) کے متعلق معلومات فراہم کرتی ہے؛ لیکن اس میں آپٹکس (optics) کا ذکر نہیں کیا گیا ہے – لینسوں کا انتخاب، روشنی کا تقسیم (light distribution)،اور “BUG ریٹنگز” (BUG ratings) الگ موضوعات ہیں، اور ہمارا لائٹنگ ڈیزائن ٹول ان کا انتظام کرتا ہے۔ کسی فیکٹر کی مکمل ساخت، جس میں کنٹرولر (controller) اور پینل (panel) بھی شامل ہوتے ہیں، کے بارے میں معلومات ہماری آل-این-ون سولر سٹری لائٹ لائن میں موجود ہیںۤ