Tuttavia, molti ignorano ancora che, nonostante la rapida evoluzione delle prestazioni dei LED, la loro efficienza si aggira intorno al 30-35% nei casi migliori. Ciò significa che il restante 65-70% dell'energia consumata viene trasformato in calore.
Qualche anno fa, sembrava impensabile avere 2200 lumen nelle dimensioni di una MR16, ma oggi è diventato realtà.
Purtroppo, la maggior parte delle persone considera ancora i dissipatori di calore come semplici pezzi di alluminio e non ci pensa molto. In questo articolo, analizzeremo alcuni dei principi fondamentali per una buona progettazione dei dissipatori di calore.
Più alette o pin ha un dissipatore di calore, maggiore è la sua superficie, e sembrerebbe quindi che dovremmo ottenere risultati migliori. La realtà è ben diversa. In molti progetti di dissipatori di calore, si osservano troppe alette o pin troppo ravvicinati, il che significa che la temperatura dell'aria circostante è praticamente la stessa della temperatura dei pin stessi. Pertanto, se non c'è differenza di temperatura tra i due materiali, non succede nulla. Ci auguriamo che in futuro le persone siano maggiormente consapevoli della grande importanza di un dissipatore di calore/radiatore nella progettazione di LED. Se consideriamo ciò che troviamo tipicamente sul mercato, ad esempio, nei dissipatori di calore da 70 mm di diametro, riscontriamo differenze fino al 30% nella resistenza termica. In un'applicazione LED, questo si traduce in una differenza di temperatura di 15 °C all'interno del LED stesso.
quindi 2.220 lumen nel diametro di un LED MR16? Prestando molta attenzione agli aspetti di ventilazione con un normale flusso d'aria.
Innanzitutto, dobbiamo assicurarci che tutto il calore dei LED venga assorbito dal dissipatore di calore. Questo processo è chiamato raffreddamento per conduzione. I parametri che contano in questo caso sono la superficie di contatto tra il LED e il dissipatore di calore, la conduttività termica del radiatore, che dipenderà dal materiale utilizzato, e il design interno del dissipatore stesso. Se le alette o i pin sono troppo piccoli o troppo ravvicinati, il calore incontrerà una notevole resistenza nella sua propagazione all'interno del dissipatore.
In questo caso, un dissipatore di calore solido e compatto avrà una buona conduzione, ma gli altri aspetti della dissipazione del calore saranno molto scarsi.
Un secondo effetto della dissipazione passiva del calore è la convezione. Questa è probabilmente la forma più nota di raffreddamento termico. La differenza di temperatura tra il dissipatore e l'aria circostante fa sì che l'aria vicino al dissipatore si riscaldi. L'aria calda sale sempre, quindi il suo posto viene preso dall'aria più fredda. In questo caso, è chiaro che maggiore è la superficie, migliori saranno le prestazioni, ma non dobbiamo dimenticare che è necessario lasciare spazio per l'aria. Se gli spazi d'aria sono troppo piccoli, come già detto, non ci saranno differenze di temperatura significative e quindi non avremo una buona convezione termica.
Nella figura, possiamo vedere come, in molti casi, ci sia una buona differenza di temperatura tra l'alluminio e l'aria all'esterno del dissipatore, ma all'interno si crea una zona morta, con il risultato che il 35% della massa non ha un effetto positivo sulla ventilazione.    
Un terzo aspetto che gioca un ruolo molto importante nella ventilazione naturale è l'irraggiamento. È molto comune sottovalutare il ruolo dell'irraggiamento nella dissipazione del calore non forzata. Con una buona progettazione, l'irraggiamento può contribuire fino al 40% alla capacità di raffreddamento totale di un dissipatore. L'irraggiamento ha un'enorme influenza sull'aspetto "visivo" della superficie esterna del materiale emissivo. Se vi siete mai chiesti quale effetto abbia un dissipatore con diverse finiture (come l'anodizzazione) sulla dissipazione totale del calore, sappiate che può avere un effetto significativo. Più il coefficiente di emissività si avvicina a uno, migliore è la finitura o il materiale. L'alluminio puro ha una buona emissività iniziale, ma nel tempo si corrode e questo valore può scendere a 0,5. Anche il processo di anodizzazione che utilizziamo ha un valore elevato di 0,94, che rimane stabile nel tempo.
Tutti questi aspetti che abbiamo discusso forniscono un'introduzione di base al fenomeno della dissipazione del calore e hanno effetti significativi sul dissipatore.
MechaTronix, distribuito da Electrónica OLFER, ha investito migliaia di ore in ricerca e sviluppo di vari algoritmi per trovare la soluzione ideale, considerando tutti gli effetti della dissipazione del calore.
Grazie a tutta questa ricerca e validazione, ha sviluppato il nuovo dissipatore di calore LPF4768 con un diametro di 47 mm e una resistenza termica di soli 3,9 °C/W.
Con questo nuovo dissipatore, possiamo dissipare 13 W di calore (per un'applicazione con potenza totale di circa 20 W) e raggiungere applicazioni COB (Chips on Board) da 2200 lumen con temperature di colore di 4000 K e un aumento di circa 50 °C rispetto alla temperatura ambiente nel punto di misurazione del COB (con una Tc < 80 °C per temperature ambiente di circa 25 °C).
Solo pochi mesi fa, un'applicazione simile avrebbe richiesto un dissipatore di calore di 60 mm di diametro per ottenere gli stessi risultati.
Con questo nuovo sistema, crediamo che assisteremo presto a cambiamenti significativi nello sviluppo delle applicazioni LED. I progettisti possono ottenere il 30% di lumen in più a parità di dimensioni, oppure possiamo ridurre significativamente le dimensioni dell'apparecchio di illuminazione. La tendenza sarà probabilmente verso applicazioni più piccole con la stessa quantità di luce.
Un ulteriore vantaggio di questo nuovo dissipatore di calore è la sua capacità di funzionare in condizioni inclinate, come nell'illuminazione a binario. C'è molta attesa per questo nuovo prodotto. Super dissipatore di calore.
MechaTronix collabora a stretto contatto con i principali produttori di COB sul mercato, progettando dissipatori di calore per tutti i nuovi prodotti lanciati da questi importanti produttori. MechaTronix esegue validazioni termiche insieme ai produttori di COB e i progetti MechaTronix, validati da entrambe le parti come ottimali per i nuovi LED, sono disponibili sui loro siti web.

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