Illuminazione Led ad alta densità

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Secondo gli esperti del settore, negli edifici smart l’illuminazione intelligente a Led permette di risparmiare più energia rispetto a qualsiasi altro sistema, ad esempio di condizionamento e riscaldamento. La forte crescita, soprattutto in Europa, è guidata in parte dalle opportunità di risparmio sui costi e in parte dalle stringenti normative edili sempre più verdi, e dagli incentivi pubblici. Con la recente introduzione della nuova generazione di array di Led ad alta densità, una delle poche barriere percepite che ancora resistono al passaggio alla tecnologia Led si sta sgretolando. Per i produttori, dimostrare che i lumen erogabili dai Led possono eguagliare o superare le tecnologie già presenti sul mercato è stata una vera sfida. Ciò che ha sancito il successo sono stati gli ultimi array Cob (Chip-on-board) proposti dai principali fornitori, tra cui Lumileds, Sharp, Bridgelux e Cree. Gli array Led Cob ad alta densità di lumen permettono di ridurre la complessità di progettazione, nonché i costi di produzione e di installazione. Ciò li rende ideali per apparecchi e faretti per l’illuminazione direzionale, sia in nuove costruzioni sia soprattutto in applicazioni di retrofit. Gli array di Led Cob si rivolgono ai produttori di apparecchi d’illuminazione. Essi rendono la progettazione complessiva del sistema molto più semplice in termini di driver e di controlli elettronici, così come di assemblaggio meccanico. Tuttavia, questi array ad alta densità di lumen comportano sfide progettuali intrinseche, in particolare per quanto concerne le interfacce elettriche e termiche. Per gli apparecchi compatti utilizzati nelle lampade direzionali o nei faretti da incasso, la scelta degli array Led non è importante solo in termini di lumen, temperatura di colore e Cri, ma anche di collegamento con i componenti di raffreddamento.


Più liscio, più freddo

Tipicamente, gli array Led Cob richiedono un dissipatore opportunamente specificato per evitare temperature di giunzione a livello di Led che possano danneggiare l’unità. Le dimensioni e le specifiche del dissipatore dipendono da molti fattori, compreso l’ambiente operativo dell’applicazione finale. I produttori raccomandano di orientarsi verso dispositivi con una superficie superiore più liscia e piatta possibile. Cree, ad esempio, raccomanda un dissipatore con un valore medio di rugosità inferiore a 10 µm. Questo, in genere, si ottiene rifinendo la superficie del dissipatore di calore, ad esempio, con una levigatura o una sabbiatura. Attraverso i propri fornitori, Avnet Abacus offre una vasta gamma di dissipatori configurati secondo un’ampia varietà di dimensioni e profili. Fischer, ad esempio, propone una serie di stili adatti alle applicazioni di illuminazione a Led. L’offerta include dissipatori sagomati a stella, tondi e a pin. Per le applicazioni specialistiche, la società realizza dissipatori per Led su specifiche dei clienti. Aavid Thermalloy è un altro marchio noto tra i progettisti d’illuminazione Led. Nel catalogo è disponibile una vasta gamma di profili standard, con versioni estruse per Led con superfici da 40 mm in su.

Supporti, anche speciali

Benché alcuni array di Led possano essere montati direttamente sul dissipatore, alcuni produttori considerano preferibile installarli prima su un supporto speciale. Tali supporti semplificano il fissaggio meccanico e aiutano l’allineamento dell’ottica secondaria con la superficie che emette la luce. I supporti assicurano inoltre la possibilità di applicare al Led, senza danneggiarlo, una forza di bloccaggio sufficiente per montarlo sul dissipatore. Poiché il supporto copre le connessioni elettriche del Led, esso semplifica inoltre il processo di omologazione normativa. Nell’ambito dei diversi produttori e dei vari cataloghi di array Led Cob vi sono molte differenze dimensionali e strutturali. I substrati ceramici possono essere più sottili e più fragili dei substrati a base di metalli e gli spessori varieranno di conseguenza. Ad oggi, i supporti Led tendono ad essere personalizzati sulla base di un particolare array o famiglia di array. TE Connectivity, tuttavia, ha progettato un dispositivo di interconnessione scalabile che offre una piattaforma facilmente regolabile per ospitare gli array di alcuni dei principali produttori. Esso può essere fornito in configurazione a due elementi ad angolo o in alternativa come unità assemblata a un elemento. Utilizzando una semplice vite standard, il sistema facilita il collegamento diretto della matrice Led al dissipatore. La piattaforma, che può essere utilizzata con una varietà di materiali isolanti termici e con angoli arrotondati, è progettata per ridurre al minimo qualsiasi ostacolo al flusso luminoso del Led. Un aspetto importante è che il sistema tutela l’accesso ai test point per la verifica della temperatura sul Cob. Il supporto tipo LK, ad esempio, è progettato per adattarsi a tutte le dimensioni e a tutti i modelli dell’emettitore Luxeon-K. Lo zoccolo Led senza saldatura include un connettore a molla metallica progettato per garantire un contatto elettrico affidabile. Per i conduttori esso utilizza lo schema di terminazione “poke-in” di TE. Il dissipatore selezionato deve essere forato per accogliere le viti dello zoccolo. I modelli Z32 e Z50 di TE per applicazioni a basso profilo sono destinati rispettivamente alle gamme Sharp Mini e Mega Zenigata. I supporti permettono il collegamento diretto del Led a un dispositivo di raffreddamento, mentre per il collegamento elettrico viene utilizzata la terminazione poke-in. Due molle di arresto permettono di fissare saldamente il Led nel supporto, a sua volta avvitato al dispositivo di raffreddamento.In alternativa, Molex offre dei supporti Led per accogliere gli array di Sharp, Bridgelux, Cree e di altri fornitori. Le versioni 180150 e 180180 sono progettate per gli array di Bridgelux. Grazie ai contatti a compressione che evitano la saldatura manuale, essi semplificano il processo di installazione e riducono i tempi di montaggio. Per collegare la fonte di alimentazione, questi supporti prevedono un terminale wire-tap a doppio attacco. L’alloggiamento termoplastico supporta le alte temperature. Per gli array Cree CXA1507 e CXA1512 della gamma XLamp, i supporti dedicati Molex prevedono dei contatti a compressione con doratura che aumentano l’affidabilità delle connessioni. Infine, i supporti Molex serie 180330 e 180390 sono progettati specificamente per gli array Mega e Mini Zenigata di Sharp. Questi array sono destinati agli apparecchi di piccole dimensioni, come ad esempio faretti da incasso e illuminazione direzionale. I contatti a compressione forniscono l’alimentazione all’array mentre un attacco a vite permette di fissare il supporto al dissipatore di calore, evitando gli angoli della matrice. Ciò garantisce l’isolamento di tensione tra Led e dissipatore. È importante sottolineare che, se necessario, i supporti facilitano la sostituzione e l’aggiornamento sul campo.

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