Aktywne chłodzenie dla LED dużej mocy

Wtorek, 28 maja 2013 | Technika

Na całym świecie trwa moda na rozwiązania energooszczędne i przyjazne środowisku. Najlepszym przykładem może być tutaj dynamicznie rozwijająca się technologia LED. Popyt na wysokiej mocy oświetlenie LED jest duży i szybko rośnie, choć nie znaczy, że konstruktorzy nie borykają się z problemami. Jednym z wyzwań, którym trzeba stawić czoła, jest konieczność rozproszenia ciepła powstającego w złączu diody. Łatwość w osiąganiu wysokich mocy świetlnych, przy nawet dużej sprawności i efektywności, przekłada się na stosunkowo dużą ilość wydzielanego ciepła.

Aplikacje z LED-ami dużej mocy wymagają zastosowania dodatkowych rozwiązań chłodzących. W przypadku najsilniejszych emiterów o mocy 30-60 W trudno uzyskać poprawne warunki pracy bez dodatkowego chłodzenia, w tym chłodzenia wymuszonego.

Rys. 1. Przykład konstrukcji modułu chłodzącego LA004-001A99 przystosowanego do pracy z diodami o mocach 40-50 W, zasilanego napięciem 5 V_DC

Rys. 2. Część oferty modułów Sunon uporządkowana według mocy diody LED wymagającej chłodzenia

Wychodząc naprzeciw potrzebom konstruktorów oświetlenia diodowego, Sunon stworzył i wprowadził na rynek specjalne kompaktowe aktywne moduły chłodzące do odprowadzania ciepła z diody LED (rys. 1). Firma zapewniła w ten sposób wsparcie dla projektowania i produkcji oświetlenia o wysokim stopniu zaawansowania technologicznego i wyeliminowała barierę dla dalszego rozwoju techniki LED.

Aktywne chłodzenie, zapewniane przez układ złożony z radiatora i wentylatora, umożliwia cztery razy bardziej efektywne odprowadzanie ciepła niż jego pasywne odpowiedniki. Pozwala znacznie zmniejszyć rozmiar i ciężar konstrukcji oświetlenia, przez co koszty produkcji całej lampy znacznie się obniżają. Paleta modeli modułów chłodzących zapewnia wsparcie dla aplikacji wykorzystujących diody o mocach od 10-180 W (rys. 2), od małych opraw, przez projektory i oświetlenie typu downlight, aż po oświetlenie uliczne.

Rys. 3. Przykład konstrukcji obudowy do oświetlenia z aktywnym chłodzeniem Sunona

Rys. 4. Konstrukcja obudowy a efektywność chłodzenia

Moduły są kompatybilne z produktami światowych producentów diod LED, takimi jak: Philips, Osram, Vossloh, Bridgelux, Citizen, GE, Xicato czy Tridonic. Szeroka gama dostępnych modeli pozwala wybrać najodpowiedniejszy do konkretnej aplikacji. Nie tylko oznacza to dopasowanie otworów montażowych do wymiarów diod produkowanych przez liderów branży, ale również dostosowanie ich do standardów Zhaga.

Daje to praktycznie nieograniczoną możliwość stosowania aktywnego chłodzenia Sunona z wieloma modelami modułów LED, w tym nowoczesnych diod typu COB. Sposób montażu i dopasowania obudowy o nawet najbardziej wymyślnych kształtach jest nieskomplikowany dzięki kompaktowym wymiarom modułów (rys. 3).

Wydajne chłodzenie zapewnia trwałość

Zapewnienie stałej, niskiej temperatury diody jest kluczowym warunkiem utrzymania długiego czasu życia diod rzędu 50000 h. W przypadku chłodzenia aktywnego zrozumiałe są obawy o trwałość wentylatora, kluczowego elementu zarówno pod względem spełnianej funkcji, jak i czasu życia całej aplikacji.

Unikalna konstrukcja Sunona pozwala osiągnąć czas życia tego elementu do 70000 h (MTTF) w temperaturze 60°C. Na ten rewelacyjny wynik składa się kilka nowatorskich rozwiązań, jak łożyska porowate (Vapo) i zawieszenie wirnika na poduszce magnetycznej, co pozwala na zmniejszenie tarcia i wydłużenie czasu życia całego elementu, a także ograniczenie poziomu generowanego hałasu i wibracji - głośność wynosi 16 dBA. Ważna jest także konstrukcja mechaniczna zespołu wentylatora ograniczająca szczeliny i łączenia oraz zapewniająca dużą szczelność i odporność na pył (gwarancja może wynosić aż 5 lat).

Rys. 5. Test na działanie pyłu w warunkach przemysłowych dał wynik, że estymowany czas życia wynosi 1908 dni (5 lat i 3 miesiące)

Rys. 6. Najnowsze produkty Sunona: seria LA006 przygotowana do współpracy z diodami o mocach rzędu 70 W (np. Philips Fortimo SLM 5000) oraz moduł LM310 opracowany dla najmocniejszej serii CLL050 - diod typu COB produkcji Citizen o mocy nawet 180 W

Wysoka wydajność nie pociąga za sobą dużego poboru mocy, bowiem wentylator zużywa tylko 0,4 W. Moduły chłodzące są dostępne w wersjach zasilanych napięciem 5 i 12 V_DC. Pozwala to dostosować je do standardów wyznaczanych przez takich popularnych producentów jak Philips czy Osram, oferujących zasilacze o różnych wyjściach zasilających. Wymagania stawiane projektantom przez producenta są minimalne.

Rewolucja przyszła szybko

Produkty Sunona powstają po to, aby zapewnić projektantom i konstruktorom wygodną pracę, a końcowym użytkownikom - niezawodność i efektywność aplikacji. Stosowanie gotowych, profesjonalnych modułów do chłodzenia marki Sunon przynosi, oprócz wyżej wymienionych, szczególnie istotną korzyść w postaci krótszego czasu uzyskania gotowego produktu. Na rynku silnie konkurencyjnym szybkość procesu od koncepcji projektowej i skomplikowanych testów weryfikacyjnych do masowej produkcji daje przewagę i szansę bycia pierwszym i innowacyjnym.

Cezary Kalinowski
TME
www.tme.pl