Kolejnym krokiem, zazwyczaj niezbędnym ze względu na gęstość upakowania mocy na jednostkę powierzchni płytki, jest montaż LED na radiatorze. Można w tym celu wykorzystać moduły LED montowane na AlPCB (jak na pokazano na fotografii 20), na radiatorze można także montować bezpośrednio coraz bardziej popularne emitery LED wykonane w technologii COB (Chips-on-Board), które w jednej obudowie zawierają wiele struktur LED i są przystosowane do bezpośredniego montażu na radiatorze (fotografia 21). Radiatory różnego typu, często projektowane specjalnie dla wybranych rodzin LED, oferuje na rynku wielu producentów (m.in. Mechatronix, Nuventix, Fischer Elektronik, Wakefield Solutions, Advanced Thermal Solutions), co ułatwia i przyspiesza prawidłowy dobór ich parametrów do wymogów LED.

Fot. 21. Bezpośrednio na radiatorach mogą być montowane LED wykonane w technologii COB

Dodatkowym, dość rzadko stosowanym w praktyce, rozwiązaniem wspomagającym odprowadzanie ciepła z LED są radiatory montowane na radiatorach, co pozwala zmniejszyć objętość tych ostatnich, ale wiąże się ze sporymi niedogodnościami wywołanymi konicznością zapewnienia otartego obiegu powietrza i hałasem wynikającym z pracy śmigła wentylatora. Z tego powodu jest to rozwiązanie stosowane głównie w aplikacjach profesjonalnych.

Fot. 22. Miniaturowy radiator z rurką dla płynu wspomagającego odprowadzanie ciepła

W skrajnych przypadkach – jeżeli standardowe radiatory konwekcyjne oraz wspomaganie ich pracy za pomocą wentylatorów nie zapewniają odpowiedniego odprowadzenia ciepła lub ich wymiary są zbyt duże w stosunku do objętości obudowy projektowanego urządzenia – można stosować miniaturowe radiatory z chłodzeniem wspomaganym za pomocą cieczy (fotografia 22) lub miedzianymi ciepłowodami (fotografia 23).

Fot. 23. Radiator dla LED firmy Cree wyposażony w miedziane ciepłowody

W każdym z tych przypadków systemy wspomagania odprowadzania ciepła wymagają dodatkowej infrastruktury, co wiąże się z większymi kosztami, ale są one przeznaczone głównie do wyrafinowanych zadań specjalnych i są rzadko stosowane w typowych aplikacjach oświetleniowych. Podejmowane przez niektórych producentów próby chłodzenia LED za pomocą ogniw Peltiera nie zakończyły się spektakularnymi wdrożeniami, głównie z powodu bilansu energetycznego: moc wymagana do zasilania ogniwa Peltiera jest wyższa niż moc żarowego źródła światła zastępowanego przez LED…

Ostatnim elementem, jaki trzeba wziąć pod uwagę podczas projektowania systemów oświetleniowych LED, jest obudowa, której konstrukcja powinna uwzględniać kanały poboru i odprowadzania powietrza. Bez nich, nawet najbardziej wyrafinowany system chłodzenia zamknięty w obudowie, prędzej czy później straci efektywność, co odbije się negatywnie na trwałości oświetlacza. Alternatywnym rozwiązaniem jest stosowanie obudów z materiałów przewodzących ciepło, które będzie odprowadzane przez ścianki obudowy.

Podsumowanie

Współczesne LED renomowanych producentów są źródłami światła bliskimi doskonałości, ich najpoważniejszą – od strony konstrukcyjne – wadą jest wydzielanie (względnie) dużych ilości ciepła. Pomimo tego wypadkowa sprawność energetyczna LED-owych źródeł światła jest bardzo dobra, co otwiera im szerokie perspektywy na coraz bardziej „zielonym” rynku, zwracającym uwagę na aspekty ekologiczne.

Przedstawione w artykule wymogi LED związane z odprowadzaniem ciepła warto brać pod uwagę, ponieważ zarówno ich niezawodność jak i czas pracy zdecydowanie rosną wraz ze zmniejszaniem temperatury pracy. W podstawowych aplikacjach nakłady, jakie trzeba ponieść na osprzęt wspomagający odprowadzanie ciepła, nie są duże, aczkolwiek trzeba je brać pod uwagę na naszym rynku, na którym podstawowym kryterium jest cena zakupu. Obserwowany obecnie zalew tandetnych (bardzo tanich) rozwiązań oświetleniowych będzie stopniowo wyhamowywał, głównie w aplikacjach, w których istotna jest jakość emitowanego światła, a nie tylko jego ilość. Wymaga to jednak edukowania użytkowników, którzy nie zawsze są pewni subiektywnych – nie zawsze pozytywnych – odczuć po zastąpieniu żarówek wkładami LED. Zainteresowanie rozwiązaniami wyższej jakości na pewno będzie rosło, wraz z rosnącą liczbą szybko się psujących retrofitów, których jasność po kilku miesiącach eksploatacji będzie wyraźnie mniejsza niż przy pierwszym włączeniu.