حل جديد لتبديد الحرارة في مصابيح LED عالية الطاقة

كما نعلم جميعًا، تتمثل إحدى مزايا مصابيح LED في كفاءتها العالية في تحويل الطاقة الكهروضوئية، والتي تُعدّ أفضل بكثير من مصادر الإضاءة التقليدية. مع ذلك، ونظرًا لمحدودية التطور التكنولوجي الحالي، فإنّ الكفاءة لا تتجاوز على الأرجح 15-20%، ما يعني أن ما يصل إلى 80-85% من الطاقة الكهربائية لا تزال تُحوّل إلى حرارة. لذا، لطالما شكّل تبديد الحرارة تحديًا هامًا يواجه إضاءة LED.

ترى شركة Chang Hui Lighting، المتخصصة في تصنيع مصابيح الشوارع بتقنية LED التي تعمل بالطاقة الشمسية، أن التحدي الرئيسي في تبديد حرارة مصابيح LED يكمن في تبديد الحرارة الناتجة عن مصابيح الشوارع عالية الطاقة والإضاءة القوية في الملاعب والصالات الرياضية. فبسبب الطاقة العالية، تكون كمية الحرارة اللازمة لتبديدها كبيرة، ويصعب تبديدها في الهواء الطلق في ظل ظروف الطقس الحار. كما تُعدّ الأضواء الكاشفة عالية السطوع في المسارح من بين التحديات الأخرى.

تتعدد حلول تبديد الحرارة لمصابيح LED، وتشمل بشكل رئيسي مشتتات حرارية من الألومنيوم، وأغلفة بلاستيكية موصلة حراريًا، ومراوح، وأنابيب حرارية، وتقنيات تبديد الحرارة بالإشعاع السطحي. وتُعد المشتتات الحرارية والمراوح عالية السرعة من أكثر طرق المعالجة شيوعًا حاليًا. مع ذلك، ومع استمرار تزايد متطلبات تطبيقات الإضاءة من حيث شدة الإضاءة، تتزايد كثافة تدفق الحرارة لمنتجات LED، وبالتالي تزداد كمية الحرارة التي يجب تبريدها في وحدة الزمن. ويكمن التحدي الأكبر حاليًا في كيفية الحد من كثافة تدفق الحرارة المتزايدة.

تتمتع التقنيات المتقدمة الناشئة، مثل مراوح السيراميك الكهروإجهادية والمراوح عديمة المراوح، بقدرات عالية على تبديد الحرارة. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات في المساحات الصغيرة، مثل إضاءة LED، فإن مراعاة الإنتاجية وغيرها من الجوانب بشكل شامل غير ممكنة، وذلك بسبب عوامل مثل الحجم، واستهلاك الطاقة، والتكلفة، والهيكل، وقابلية التوسع.

نظرًا لأن المشعات السلبية ذات قدرة محدودة على تبادل الحرارة، فإن كمية الحرارة التي يمكن إزالتها في وحدة الزمن محدودة للغاية، مما يستلزم تصنيع مشعات كبيرة الحجم وثقيلة الوزن لتبريد وحدات LED عالية الطاقة. ويمكن التغلب على هذه العيوب من خلال أنظمة التبريد النشطة (مثل نظام SynJet). إذ تتميز هذه الأنظمة بقدرة عالية على تبديد الحرارة عبر الحمل الحراري القسري، مما يُسهم في إزالة الحرارة بسرعة، وخفض درجة حرارة شريحة LED، وتقليل حجم ووزن المشتت الحراري في الوقت نفسه، وبالتالي تلبية متطلبات تصغير تصميم الإضاءة بشكل أفضل.