Gerenciamento Térmico

Um dos principais agressores aos componentes LED é a temperatura. Diante desta característica, o fabricante da luminária deve se preocupar em garantir que o LED trabalhe na temperatura recomendada pelo fabricante do LED ou da placa de LED.

De um modo geral as placas de LED, mesmo que fabricadas em alumínio, não são suficientes para manter o LED trabalhando em sua temperatura ideal. Isso ocorre porque vários fatores influenciam diretamente esta temperatura.

Costumamos dizer que todo LED precisa de um dissipador de calor. O importante é entender que dissipador de calor será toda peça mecânica que tenha contato direto ou indireto com o LED.

Em luminárias de aplicação Indoor, a própria carcaça da luminária irá atuar como um dissipador de calor. Para que isso seja possível, o fabricante deverá garantir que a placa de LED tenha contato efetivo com a carcaça da luminária para que o calor seja corretamente conduzido.

Nesta página você encontrará dicas e soluções que podem lhe ajudar a desenvolver seu projeto.

Quais são as temperaturas do sistema?

  • Temperatura de Junção

 

Conhecida pela sigla “Tj”, é a temperatura interna do LED, gerado pelo DIE, que o componente interno responsável pela emissão de luz. Ela não pode ser medida diretamente, portanto sua obtenção se dá pela projeção de medição de outras temperaturas externas ao LED.

 

  • Temperatura ambiente

 

Conhecida pela sigla “Ta”, é a temperatura do ambiente onde a luminária está instalada. Esta temperatura é muito importante pois interfere diretamente na temperatura interna do LED.

 

  • Temperatura de solda ou case

 

Conhecida como “Ts” ou “Tc”, é a temperatura medida próxima ao LED e utilizada para cálculo da temperatura de junção.

Porque devo me preocupar com a Tj?

Normalmente quando um fabricante de LED ou placa de LED especifica as características do seu produto, alguns valores são fixados. Os principais valores são: corrente, temperatura de junção, temperatura de cor e índice de reprodução de cor.

Se isolarmos a Tj, ao trabalhar acima da temperatura recomendada, o LED ou placa de LED terá redução de eficiência, ou seja, irá emitir menos luz. Outro ponto importante é a vida útil que será reduzida, onde eventualmente uma placa de LED projetada para atuar acima de 50000h, tem sua vida útil reduzida para 30000h devido a excesso de temperatura.

Como medir a Tj?

Sendo a temperatura de junção algo interno do LED, não podemos medi-la diretamente. Neste caso deveremos fazer uma projeção baseando-se na temperatura de solda (Ts) ou temperatura de case (Tc).

Os fabricantes de LED estabelecem a Ts como sendo a temperatura de referência para obtenção da Tj. O problema é que sem as ferramentas adequadas, o fabricante da luminária poderá danificar o LED permanentemente. Por isso os fabricantes de placas de LED estabelecem o ponto Tc  para medição da temperatura de case, onde esta será então utilizada para projeção da temperatura Tj.

Nas placas de LED da Trace, você poderá encontrar o ponto Tc para obtenção da temperatura Tj. Neste ponto você poderá fixar um termopar ou utilizar outros equipamentos para obtenção da temperatura.

Em nosso catálogo e página de produtos (site) você poderá encontrar os valores de temperatura de case que poderá obter no ponto Tc para que os valores especificados em nossos produtos sejam respeitados. Também especificamos qual valor de Tj adotamos para cada um de nossos produtos.

Dicas importantes antes de medir a temperatura

  • A luminária deverá estar em sua versão completa

 

Considerando os diferentes aspectos construtivos de uma luminária, deve-se garantir que, no teste, a luminária esteja praticamente em sua versão final. Algumas alterações podem interferir diretamente nos resultados obtidos. Como por exemplo:

  • Mudança nas espessuras das chapas metálicas.
  • Presença de outros componentes que geram calor (ex LED Driver)
  • Testar a luminária sem o difusor
  • etc

 

  • Ambiente de teste

 

A luminária deverá ser testada em seu ambiente real de uso. Deve-se levar em conta as possíveis falhas do sistema e prever isso no projeto, uma vez que estas falhas podem prejudicar o produto.

  • Não adianta testar uma luminária embaixo de ar-condicionado se ela for ser instalada em forro por exemplo. Em alguns casos a temperatura entre um forro de gesso e a laje pode ultrapassar 50C.
  • Uma luminária projetada para ambientes refrigerados, pode apresentar falhas se este sistema de refrigeração falhar.

A luminária não passou nos testes, o que fazer?

Não é incomum em um primeiro projeto a luminária não passar nos testes térmicos. Sabemos que adição de material significa custo para o produto, então muitas vezes o fabricante opta pela solução mais barata e as vezes a forma construtiva do produto ou material empregado não apresenta as condições para o gerenciamento térmico adequado.

Ao mesmo tempo, existem outras situações que podem prejudicar o testes e pequenos ajustes podem resolver o problema.

 

Verifique como a placa de LED está fixada na luminária

  • Você deve garantir que a placa de LED esteja em perfeito contato com o corpo da luminária.

 

  • Peças extrudadas ou injetadas costumam ter imperfeições na superfície que podem prejudicar a transferência térmica da placa de LED para a carcaça da luminária. Por isso garanta que a superfície onde a placa estará fixada, esteja plana e homogenia.

 

  • Em chapas as vezes podem haver ondulações que prejudicam o contato da placa com a carcaça da luminária. Verifique se não é este o caso.

 

  • Não use espaçadores entre a placa de LED e a carcaça da luminária. A placa de LED deverá estar totalmente em contato com a luminária.

 

Isolantes térmicos

 

O ideal é que a placa de LED seja fixada em regiões não pintadas da luminária. em alguns casos a tinta utilizada pode agir como um isolante térmico dificultando a transferência de calor.

 

Interface térmica

 

Em alguns casos o contato entre placa de LED e luminária não atende a demanda dissipativa. Alguns fabricantes optam pelo uso de interface térmica que tem como objetivo facilitar a transferência entre estas duas partes.

 

  • Fita dupla face térmica

 

    • No mercado existem algumas fitas dupla face que além de proporcionar fixação mecânica, também auxiliam a transferência do calor da placa de LED para a carcaça da luminária.
    • Não use qualquer fita para este fim, lembre-se que a qualidade deste tipo de produto é vital para a garantia do seu produto. Versões de baixa qualidade podem perder a característica de condução térmica e trazer problemas ao produto com o passar do tempo.
    • Tenha certeza que a fita que você está utilizando tem a característica de condução térmica.

 

  • Manta de Grafite

 

    • Uma solução muito eficiente são as mantas de grafite. Elas não oferecem a fixação mecânica das fitas dupla face, porém possuem melhor eficiência na transferência térmica.

 

  • Silicones, colas, resinas, etc
    • No mercado existem também opções de soluções químicas para fixação e transferência térmica.
    • Antes de usar estes produtos, você deve ter certeza que eles são adequados para uso com componentes LED. Mesmo que adequados a produtos eletrônicos, alguns produtos químicos podem danificar o LED. Você pode submeter a ficha de composição para que nosso fabricante de LED avalie o produto pretendido.