Kirjoittajan arkistot:Taru Oksala

Tietoja Taru Oksala

Taru vastaa Arrant-Light Oy:n markkinoinnista.

Miksi Heat pipe on parempi kuin perinteinen jäähdytyselementti?

Kun valmistat valaisimen, jossa käytetään COB -lediä, tarvitset ledille jäähdytyselementin. Perinteinen tapa ledin lämmönhallintaan on käyttää passiivista, yleensä alumiinista jäähdytyselementtiä. Tässä blogikirjoituksessa esittelen toisen vaihtoehdon: Heat pipen joka hyödyntää lämpöputkiteknologiaa.

Perinteisten jäähdytyselementtien toiminta perustuu siihen, että alumiini siirtää lämmön pois valonlähteestä. Mitä korkeampi on ledin teho, sitä enemmän tarvitset alumiinia.

Tämä kasvattaa valaisimen kokoa ja tekee siitä kalliimman. Mitä suurempi valaisin on, sitä kalliimpaa on logistiikka sekä hinta loppuasiakkaalle.

Perinteisesti lämpöputkiteknologiaa käytetään esimerkiksi tietokoneiden, älypuhelimien, sähköautojen ja satelliittien jäähdyttämiseen. Nyt teknologia on myös valaisinteollisuuden käytössä.

Heat pipella voit tehostaa valaisimen jäähdytystä, ilman että tarvitset äänekkäitä tuulettimia.

Furukawa Heat Pipe (HYC Series)

Furukawa HYC Series jäähdytyselementit käyttävät lämpöputkiteknologiaa. Heat pipen avulla lämpö siirretään pois lediltä tehokkaasti ja nopeasti.

Heat pipe johtaa lämpöä jopa 200 kertaa tehokkaammin kuin kupari. Tämä mahdollistaa paljon totuttua pienemmän jäähdytyselementin käytön.

Pienempi jäähdytyselementti pienentää valaisimen painoa merkittävästi. Tämä vähentää kuljetuskustannuksia sekä muiden materiaalien tarvetta. Pienemmän kokonsa ansiosta jäähdytyselementti mahtuu pienemmän rungon sisälle.

Toisin kuin monet kiinalaisvalmistajat, Furukawa käyttää happivapaata kuparia Heat pipessa. Tämä tarkoittaa, että sen elinikä on yli 20 vuotta.

Ilman Heat Pipea vs. Heat Pipella

Jäähdytys ilman Heat Pipea vs. Heat Pipella

Säästä rahaa ja ympäristöä Heat pipen avulla

Kuten kerroin ylempänä, Heat pipella pystytään pienentämään valaisimen kokoa, materiaalimääriä ja tätä kautta säästetään myös kuljetuskustannuksissa.

aLED Engine

aLED Light Engine (Furukawa Heat Pipe + Citizen COB + optiikka + aLED virtalähde)

Meidän aLED light Enginessä on Citizenin COB-ledi sekä Furukawan Heat Pipe. Se tuottaa valoa yli 40 000 luumenia ja painaa vain kilon. Kun tuotteeseen lisätään virtalähde ja optiikka, paino nousee vain 3,6 kiloon.

Yhdistämällä Citizen COB-ledin ja Heat pipen voit rakentaa valaisimen joka:

  • Tuottaa paljon valoa
  • On kevyt ja pienikokoinen
  • Säästää ympäristöä
  • On kokonaan kierrätettävä

Furukawa Heat Pipe on yhteensopiva Citizen CLU04x ja CLU05x COB-ledien kanssa.

Lataa Furukawan Heat Pipen datalehdet alla olevasta linkistä.

Lataa tästä

Miksi valita uusi aLED-moduuli

Suunnittelimme aLED-moduulimme uudestaan saamamme asiakas- ja markkinapalautteen perusteella. Tässä lyhyt selvitys siitä, mikä on erona vanhaan versioon ja miksi sinun kannattaisi harkita uusien aLED-moduulien käyttämistä.

Kuva 1. Uusia aLED-moduuleja. Kuvassa näkyy sekä etupuolella, että moduulin takana olevat liittimet.

Parempi hyötysuhde (159-191 lm/W)

Päivitimme moduuleissamme käytetyn SMD-ledin palvelemaan paremmin asiakkaidemme tarpeita. Tämä päivitys parantaa aLED-moduulien hyötysuhdetta. Uusien aLED-moduulien hyötysuhde vaihtelee 159 lm/W (typical) aina 191 lm/W (typical).

Hyötysuhde riippuu värilämpötilasta, alla näet erottelut värilämpötilan mukaan:

  • 2700K (174 lm/W)
  • 3000K (177 lm/W)
  • 4000K (185 lm/W)
  • 5000K (191 lm/W)

Ledien parempi sijainti

Muutimme designia ja ledit ovat nyt moduulin keskilinjalla. Tämä helpottaa ainakin optiikan kohdistamista moduulille.

aLED-moduulien fyysiset mitat ovat myös muuttuneet. Uusien moduulien pituus on joko 279.2 mm tai 558.4 mm ja leveys joko 20 mm tai 40 mm.

Eri vaihtoehtoja liittimille

aLED-moduuleja on nyt mahdollista tilata joko moduulin etu- tai takapuolella olevilla liittimillä. Perinteisesti liittimet ovat olleet moduulin etupuolella. Uudet takapuolella olevat liittimet mahdollistavat johtojen piilottamisen moduulin taakse ja valaisinprofiilin sisään

Pidempien valaisimien kanssa on mahdollisuus käyttää moduulien paluulinjaa. Paluulinja mahdollistaa sen, ettet tarvitse enää pitkiä johtoja, vaan saat moduulit kytkettyä toisiinsa lyhyillä johdoilla (kuva 2).

Kuva 2. a) Moduulien kytkentä toisiinsa ilman paluulinjaa. b) Moduulien kytkeminen toisiinsa paluulinjaa hyödyntäen.

 

Pitkä elinikä

Päivitetyn ledin ansiosta myös moduulien elinikä on pidentynyt. Näet tarkemman elinikäennusteen allaolevasta kuvasta. Mutta lyhyesti: maksimi TC-lämpötilalla (85°C) elinikä (L70B50) on yli 100 000 tuntia (kuva 3).

Kuva 3. aLED-moduulien elinikä (L70B50).

Ympäristöystävällinen

Korkean hyötysuhteen  ja energiasäästön lisäksi aLED-moduulit ovat myös kierrätettäviä. Voit kierrättää moduulin jokaisen osan, jopa piirilevyn.

Näiden ylläolevien muutosten lisäksi aLED-moduulien hinnat ovat laskeneet kilpailukykyisemmälle tasolle.

Löydät moduulien (4000K) tekniset tiedot alla olevasta taulukosta. Voit ladata uusien moduulien datalehdet klikkaamalla tästä.  

Tuotekoodi Värilämpötila (CCT) Värintoisto (Ra) Valovirta (lm) Syöttövirta (mA) Jännite (V) Teho (W) Hyötysuhde (lm/W) Pituus (mm) Leveys (mm)
CALOSNU0405 4000 80 1182 600 11.6 7.0 170 279.2 20
CALOSNU0410 4000 80 1224 600 11.0 6.6 185 279.2 20
CALOLNU0805 4000 80 2363 600 23.2 13.9 170 558.4 20
CALOLNU0810 4000 80 2448 600 22.1 13.3 185 558.4 20
CALOLHU1610 4000 80 4895 600 44.1 26.5 185 558.4 40
CALOSND0405 4000 80 1182 600 11.6 7.0 170 279.2 20
CALOSND0410 4000 80 1224 600 11.0 6.6 185 279.2 20
CALOLND0805 4000 80 2363 600 23.2 13.9 170 558.4 20
CALOLND0810 4000 80 2448 600 22.1 13.3 185 558.4 20
CALOLHD1610 4000 80 4895 600 44.1 26.5 185 558.4 40

 

Lataa datalehdet

 

Uusien aLED-moduulien lisäksi myös aikaisemmat moduulimallit ovat yhä saatavilla.

Materiaalit LED-optiikassa

LED valaistukseen tarkoitettuja linssejä ja heijastimia voidaan valmistaa useasta eri materiaalista. Eri materiaaleista valmistetuilla linsseillä ja heijastimilla voi olla suuriakin eroja hinnassa ja laadussa. Kerron seuraavassa mihin kannattaa kiinnittää huomiota optiikkaa valittaessa.

Linssien ja heijastimien tärkeimpänä tehtävänä on valon ohjaaminen haluttuun suuntaan. Toisaalta optiikalla, erityisesti linssillä, on myös tärkeä tehtävä valonlähteen suojaamisessa.

Heijastimen ja linssin on kestettävä valolähteen lämpeneminen sekä mahdollisesti vaihtuvat sääolosuhteet ja joskus myös mekaaninen rasitus.

Kaiken tämän lisäksi, on otettava huomioon valaisimen elinikä. Jos valaisinta on tarkoitus käyttää pitkään, on optiikan kestettävä myös pitkään mahdollisimman muuttumattomana. Aivan kuten muidenkin komponenttien.

Optiikkamateriaali tulisi aina valita siten, että kaikki edellä mainitut asiat on otettu huomioon. Voi olla, että kaikkia ei tarvitse huomioida. Jos teet valaisinta toimistokäyttöön, niin on oikeastaan yhdentekevää miten hyvin optiikka kestää vaihtelevia sääoloja. Toisaalta jos valaisinta käytetään ulkona, sääolosuhteiden kestävyys voi olla tärkein valintakriteeri.

Sinun tulisi siis kiinnittää huomiota seuraaviin asioihin:

  1. Valon ohjaaminen: jakaako linssi tai heijastin valon haluamallasi tavalla
  2. Kestääkö linssi tai heijastin valaisimesi lämpötilan sekä ympäristötekijät, jotka valaisimeen kohdistuvat
  3. Kestääkö optiikkasi yhtä pitkään kuin muu valaisin

Materiaalit

Yleisimmät linssien ja heijastimien valmistuksessa käytetyt materiaalit ovat: Akryyli (PMMA), Polykarbonaatti (PC), silikoni sekä borosilikaattilasi (joka tunnetaan kansankielessä paremmin Pyrex-lasina).

PMMA eli akryyli

LEDIL Florence akryylilinssi LED-moduulille

LEDIL Florence akryylilinssi LED-moduulille

PMMA eli akryyli on lämpömuovattava materiaali, jota käytetään yleensä lasin korvaajana. Lasiin verrattuna akryyli on kevyt ja kestää paremmin iskuja. Eri valmistajien materiaaleissa on paljon eroja, joten kannattaa tarkistaa että optiikassa käytetty Akryyli on laadukasta (esim. Plexiglas).

Akryylin hyvät puolet: 

  • korkea valonläpäisykyky yli 90%
  • korkea UV-kestävyys
  • kestää hyvin vaihtelevia sääolosuhteita
  • hyvä iskunkestävyys verrattuna lasiin
  • hyvä kestävyys lämpötilavaihteluille -40 +80 astetta

Akryylin huonot puolet: 

  • ei kestä vahvoja liottimia
  • huono iskunkestävyys verrattuna polykarbonaattiin

Akryylistä valmistettu optiikka kestää hyvin auringonvaloa, joten se sopii erinomaisesti ulkovalaisimiin.

PC eli polykarbonaatti

LEDIL Angela polykarbonaattiheijastin

LEDIL Angela polykarbonaattiheijastin

Polykarbonaattia käytetään linssien lisäksi linssien pitimissä sekä heijastimissa.

Polykarbonaatin merkittävin etu verratuna akryyliin ja lasiin on sen hyvä iskunkestävyys.

Polykarbonaatin hyvät puolet:

  • Kestää korkeita lämpötiloja -40°C –  105°C
  • valoläpäisykyky yli 80%
  • hyvä iskunkestävyys
  • hyvä kemikaalikestävyys

Polykarbonaatin huonot puolet:

  • ei kestä jatkuvaa altistumista UV-säteilylle

Silikoni

LEDIL Stella HB SIlicone Lens

LEDIL Stella silikonilinssi pitimellä

Silikonia käytetään linssien valmistuksessa.

Silikonin hyvät puolet:

  • valonläpäisykyky yli 94%
  • korkea UV-kestävyys
  • materiaalin plastisuus mahdollistaa monipuolisten linssien valmistamisen
  • kestää erittäin hyvin lämpöä, pitkäaikaisessa käytössä maksimi lämmönkesto +150 astetta
  • hyvin kevyt materiaali

Silikonin huonot puolet: 

  • alhaisempi lämmönkestävyyskyky  kuin lasissa
  • alhaisempi paloluokitus kuin lasissa
  • korkea hinta

Silikoni on materiaalina varsin uusi LED optiikassa. Silikonilinssit on kehitetty nimenomaan tehokkaille COB LEDeille. Silikonin plastisuus auttaa sitä painautumaan tiiviisti LED-komponentin ympärille, mahdollistaen esim. vesitiiviyden.

Lasi

Glass Lens

Lasilinssi pitimellä

Borosilikaattilasia käytetään linssien valmistuksessa. Borosilikaattilasi tunnetaan ehkä paremmin Pyrex-lasina.

Lasin hyvät puolet:

  • valonläpäisykyky optisessa lasissa 92%
  • pitkä käyttöikä
  • kestää UV-säteilyä, ei kellertymistä

Lasin huonot puolet:

  • painava
  • monimutkaiset ja vaativat valokuviot ovat joko epätarkkoja tai kalliita
  • huono iskunkestävyys

Lasi on materiaalina hyvä yksinkertaisissä symmetrisissä valokuvioissa. Mikäli linssiltä vaaditaan monimutkaisempaa valonjakoa, on lasi materiaalina huono. Monimutkaisten valokuvioiden tekeminen on kallista. Jos löydät sopivan linssin halvalla hinnalla, on valokuvio todennäköisesti epätarkka.

Tässä on muutama merkki, mikä voi viitata minkä tahansa materiaalin heikkoon laatuun:

  • tuotteen alhainen paino verrattuna muihin vastaaviin, samasta materiaalista valmistettuihin tuotteisiin
  • epäuskottavan alhainen hinta

Miten valitset sopivan vakiovirtalähteen valaisimeesi

Selection of LED Drivers

Valikoima virtalähteitä

Kokemukseni mukaan, sopivan virtalähteen valinta valaisimeen tuottaa monille. Kerron tässä tekstissä, mitä sinun pitää ottaa huomioon valinnassa. Seuraamalla antamiani ohjeita sinun pitäisi pystyä valitsemaan sopiva virtalähde. Jos tarvitset lisäapua, niin voit ottaa minuun yhteyttä. Tämä on kuitenkin vain pintaraapaisu ja joissain tilanteissa on tarvetta porautua paljon pintaa syvemmälle.

LED-virtalähteet voidaan jakaa kahteen kategoriaan: Vakiovirta- ja vakiojännitelähteisiin. Tässä tekstissä keskityn ainoastaan vakiovirtalähteiden valintaan.

Vakiovirtalähdettä käytetään silloin, kun tarvitset tasaista virtaa LEDin sytyttämiseksi. Vakiovirtalähteellä on helppoa kontrolloida valonlähteen kirkkautta, koska virta pysyy tasaisena. Voit tarkastaa LEDisi datalehdestä tarvitseeko LED vakiovirtaa vai -jännitettä. Jos datalehdessä lukee esim. 350mA, tarvitsee LED vakiovirtaa jos taas datalehdessä lukee esim. 12V tai 24V tarvitsee LED vakiojännitettä.

Virtalähteen valinta

Näiden vaiheiden avulla löydät sopivan virtalähteen LEDillesi.

  1. Mitä virtaa LEDisi tarvitsee

Kuten jo mainitsinkin, voit tarkastaa LEDin virran (forward current) datalehdestä. Jos LEDisi tarvitsee esim. 350mA virtaa, pitäisi sinun ensisijaisesti etsiä virtalähdettä, jonka ulostulovirta on 350mA.

Mikäli käytät useampaa LEDiä rinnan niin laske LEDien virrat yhteen. Mikäli käytät LEDejä sarjassa, niin virran tarve ei muutu LED määrän lisääntyessä.

  1. Kuinka tehokkaan virtalähteen tarvitset

LEDin tehonkulutuksen voit tarkistaa myös datalehdestä. Mikäli sitä ei löydy, niin voit laskea sen datalehdessä olevista tiedoista. Tehonkulutus lasketaan kertomalla virta jännitteellä: (typical forward current)x(typical forward voltage). Molemmat näistä löytyvät LEDin datalehdestä. Yleensä myös teho löytyy suoraan datalehdestä.

Mikäli käytät useampia LED-komponentteja, sinun pitää löytää virtalähde, joka pystyy syöttämään kaikki komponentit.

Hyvänä nyrkkisääntönä on, että virtalähteet tehon olisi hyvä olla noin 10% korkeampi kuin LEDin tehon. LEDien jännite saattaa vaihdella hieman datalehdessä annatusta typical-arvosta, joten tällä huoldit, että virtalähde on riittävän tehokas.

ELT 10W, 500mA LED driver

ELT 10W, 500mA LED virtalähde

  1. Minkälaisen jännitealueen tarvitset

Jälleen kerran, vilkaise datalehteä. Sieltä löytyy LEDisi jännite. Jos käytät useampia LEDejä sarjassa, laske jännitteet yhteen. Jos käytät LEDejä rinnan, niin jännitetarve pysyy. Sen jälkeen sinun pitäisi etsiä virtalähde, jonka jännitealueelle LEDisi(tai LEDiesi) jännite mahtuu.

Myös jännitealueessa kannattaa käyttää 10% toleranssia, jotta virtalähde varmasti sytyttää LEDit.

Esim. jos jännitteesi on 18.4, niin tarvitset virtalähteen, jonka minimijännite on vähintään 16.5 ja maksimi 20.2 (10% toleranssilla).

  1. Tarvitsetko himmennystä? Jos tarvitset, niin millaista?

Himmennyksen tarve riippuu valaisimestasi. Jos et tarvitse himmennystä, niin sinulle riittää on/off virtalähde riittää sinulle. Jos tarvitset, niin himmennysvaihtoehtoja löytyy useita. Selvitä minkälaista himmennystä käyttökohteesi vaatii ja etsi siihen sopiva virtalähde.

Himmennys on niin laaja asia, että kirjoitan siitä oman oppaan.

  1. Millaiseen tilaan virtalähteen pitää mahtua?

Mieti onko virtalähteen koolle jotain vaatimuksia. Yleensä valaisin asettaa rajat virtalähteen koolle ja muodolle. Löydät virtalähteen fyysiset mitat virtalähteen datalehdestä.

  1. Minkälaisessa ympäristössä virtalähdettä käytetään

Missä valaisintasi tullaan käyttämään? Jos sitä käytetään sisätiloissa, sinun ei todennäköisesti tarvitse miettiä IP-luokitusta. Mikäli valaisinta käytetään huoneessa jossa on paljon pölyä tai kosteutta, silloin tämä pitää tietenkin huomioida.

ELT 60W, 700mA, IP20 driver

ELT 60W, 700mA, IP20 virtalähde

IP20-luokan virtalähteet sopivat sisäkäyttöön. Ulkokäytössä IP20-luokan virtalähteitä kannattaa käyttää vain, mikäli valaisin itsessään on vedenkestävä ja suojelee näinollen virtalähdettä.

Kun suunnittelet valaisinta ulkokäyttöön, niin on tärkeää varmistaa riittävän hyvä IP-luokitus.

Yleensä IP67-luokan virtalähteet ovat hieman painavampia. Virtalähteen elektroniikka on valettu muoviin ja johtojen läpiviennit, sekä ensiö- että toisiopuolella on sinetöity riittävän hyvin kestämään kosteutta.

ELT 10W, 350mA, IP67

ELT 10W, 350mA, IP67

  1. Hyväksynnät: täyttääkö virtalähde Euroopan vai Amerikan standardit

Onko virtalähteellä jotain hyväksyntöjä? Ovatko hyväksynnät Eurooppaan (ENEC) vai Amerikkaan (UL). Tämän tiedon löydät yleensä datalehdestä.

Siinä ohjeeni virtalähteen valintaa. Kuten mainitsin, tämä on vain pintaraapaisu ja joissain tilanteissa voit joutua tarkastelemaan tiettyä kohtaa paljon monipuolisemmin. Tällä oppaalla sinun pitäisi kuitenkin pystyä tekemään valinta suurimmassa osassa tapauksista.

Jos tarvitset apua, niin otathan minuun yhteyttä.