Największym wyzwaniem technicznym dla opraw oświetleniowych LED jest obecnie odprowadzanie ciepła. Słabe odprowadzanie ciepła spowodowało, że zasilacz LED i kondensatory elektrolityczne stały się wadami w dalszym rozwoju opraw oświetleniowych LED i przyczyną przedwczesnego starzenia się źródeł światła LED.
W schemacie oświetleniowym wykorzystującym źródło światła LED NN, ze względu na stan pracy źródła światła LED przy niskim napięciu (VF=3,2V) i wysokim natężeniu (IF=300-700mA), generuje ono dużo ciepła. Tradycyjne oprawy oświetleniowe mają ograniczoną przestrzeń, a radiatory o małych powierzchniach mają trudności z szybkim odprowadzeniem ciepła. Pomimo zastosowania różnych rozwiązań w zakresie odprowadzania ciepła, wyniki były niezadowalające i stały się nierozwiązywalnym problemem w przypadku opraw oświetleniowych LED. Zawsze staramy się znaleźć proste i łatwe w użyciu materiały rozpraszające ciepło, charakteryzujące się dobrą przewodnością cieplną i niskim kosztem.
Obecnie przy włączeniu źródeł światła LED około 30% energii elektrycznej zamieniane jest na energię świetlną, a pozostała część na energię cieplną. Dlatego też jak najszybsze wyeksportowanie jak największej ilości energii cieplnej jest kluczową technologią w projektowaniu konstrukcyjnym lamp LED. Energia cieplna musi zostać rozproszona poprzez przewodzenie ciepła, konwekcję i promieniowanie. Tylko poprzez jak najszybsze odprowadzenie ciepła można skutecznie obniżyć temperaturę wnęki lampy LED, zabezpieczyć zasilacz przed pracą w długotrwałym środowisku o wysokiej temperaturze i przedwczesnym starzeniem się źródła światła LED spowodowanym długotrwałym wysokim -należy unikać pracy w temperaturze.

Droga odprowadzania ciepła przez oprawy oświetleniowe LED
Ponieważ same źródła światła LED nie mają promieniowania podczerwonego ani ultrafioletowego, nie mają funkcji rozpraszania ciepła promieniowania. Ścieżkę rozpraszania ciepła opraw oświetleniowych LED można eksportować wyłącznie przez radiator ściśle połączony z listwą koralikową LED. Grzejnik musi spełniać funkcje przewodzenia ciepła, konwekcji ciepła i promieniowania cieplnego.
Każdy grzejnik, oprócz tego, że jest w stanie szybko przekazać ciepło ze źródła ciepła na powierzchnię grzejnika, wykorzystuje głównie konwekcję i promieniowanie w celu rozproszenia ciepła do powietrza. Przewodnictwo cieplne rozwiązuje jedynie drogę przenoszenia ciepła, podczas gdy konwekcja cieplna jest główną funkcją radiatorów. Wydajność rozpraszania ciepła zależy głównie od obszaru rozpraszania ciepła, kształtu i intensywności naturalnej konwekcji, a promieniowanie cieplne jest jedynie funkcją pomocniczą.
Ogólnie rzecz biorąc, jeśli odległość źródła ciepła od powierzchni radiatora jest mniejsza niż 5 mm, o ile przewodność cieplna materiału jest większa niż 5, jego ciepło może być eksportowane, a reszta rozpraszania ciepła musi dominuje konwekcja cieplna.
Większość źródeł światła LED nadal wykorzystuje koraliki LED o niskim napięciu (VF=3,2V) i wysokim natężeniu (IF=200-700mA). Ze względu na duże ciepło powstające podczas pracy należy stosować stopy aluminium o dużej przewodności cieplnej. Zwykle są to grzejniki z odlewanego ciśnieniowo aluminium, grzejniki z wytłaczanego aluminium i grzejniki z tłoczonego aluminium. Grzejnik aluminiowy odlewany ciśnieniowo to technologia odlewania ciśnieniowego części, w której ciekły stop cynku i miedzi wlewa się do otworu zasilającego maszyny odlewniczej, a następnie odlewuje ciśnieniowo za pomocą maszyny odlewniczej w celu wytworzenia grzejnika o określonym kształcie za pomocą wstępnie zaprojektowanej formy.

Grzejnik z odlewanego ciśnieniowo aluminium
Koszt produkcji można kontrolować, ale skrzydełek odprowadzających ciepło nie można wykonać jako cienkie, co utrudnia zwiększenie obszaru rozpraszania ciepła. Powszechnie stosowanymi materiałami do odlewania ciśnieniowego radiatorów lamp LED są ADC10 i ADC12.

Wytłoczony grzejnik aluminiowy
Wyciskanie ciekłego aluminium do odpowiedniego kształtu przez stałą formę, a następnie przycinanie pręta do pożądanego kształtu radiatora poprzez obróbkę skrawaniem, wiąże się z wyższymi kosztami przetwarzania na późniejszych etapach. Skrzydełka odprowadzające ciepło mogą być wykonane bardzo cienkie, z maksymalnym rozszerzeniem obszaru odprowadzania ciepła. Kiedy skrzydełka rozpraszające ciepło działają, automatycznie tworzą konwekcję powietrza w celu rozproszenia ciepła, a efekt rozpraszania ciepła jest dobry. Powszechnie stosowanymi materiałami są AL6061 i AL6063.

Tłoczony grzejnik aluminiowy
Osiąga się to poprzez tłoczenie i ciągnięcie płyt ze stali i stopów aluminium za pomocą wykrawarek i form w celu uformowania grzejników w kształcie miseczki. Tłoczone grzejniki mają gładkie krawędzie wewnętrzne i zewnętrzne, ale ograniczoną powierzchnię odprowadzania ciepła ze względu na brak skrzydełek. Powszechnie stosowanymi materiałami ze stopów aluminium są 5052, 6061 i 6063. Części tłoczone mają niską jakość i duże wykorzystanie materiału, co czyni je tanim rozwiązaniem.
Przewodność cieplna grzejników ze stopu aluminium jest idealna i odpowiednia dla izolowanych zasilaczy prądu stałego. W przypadku nieizolowanych zasilaczy impulsowych prądu stałego konieczne jest odizolowanie zasilaczy prądu przemiennego i stałego, wysokiego i niskiego napięcia poprzez konstrukcję opraw oświetleniowych, aby uzyskać certyfikat CE lub UL.

Grzejnik aluminiowy pokryty tworzywem sztucznym
Jest to radiator z przewodzącą ciepło obudową z tworzywa sztucznego i aluminiowym rdzeniem. Termoprzewodzący rdzeń rozpraszający ciepło z tworzywa sztucznego i aluminium jest formowany za jednym razem na wtryskarce, a aluminiowy rdzeń rozpraszający ciepło jest stosowany jako część osadzona, co wymaga wcześniejszej obróbki mechanicznej. Ciepło koralików LED jest szybko przekazywane do przewodzącego ciepło tworzywa sztucznego poprzez aluminiowy rdzeń rozpraszający ciepło. Termoprzewodzący plastik wykorzystuje swoje liczne skrzydełka do rozpraszania ciepła przez konwekcję powietrzną i emituje część ciepła na swoją powierzchnię.
Grzejniki aluminiowe owinięte tworzywem sztucznym zazwyczaj wykorzystują oryginalne kolory tworzywa sztucznego przewodzącego ciepło, biały i czarny. Grzejniki aluminiowe owinięte czarnym tworzywem sztucznym mają lepszy efekt rozpraszania ciepła przez promieniowanie. Tworzywo sztuczne przewodzące ciepło to rodzaj materiału termoplastycznego, który można łatwo kształtować poprzez formowanie wtryskowe ze względu na jego płynność, gęstość, wytrzymałość i wytrzymałość. Ma doskonałą odporność na cykle szoku termicznego i doskonałe właściwości izolacyjne. Tworzywa sztuczne przewodzące ciepło mają wyższy współczynnik promieniowania niż zwykłe materiały metalowe.
Gęstość termoprzewodzącego tworzywa sztucznego jest o 40% niższa niż w przypadku odlewanego ciśnieniowo aluminium i ceramiki. W przypadku grzejników o tym samym kształcie masę aluminium powlekanego tworzywem sztucznym można zmniejszyć o prawie jedną trzecią; W porównaniu ze wszystkimi grzejnikami aluminiowymi ma niższe koszty przetwarzania, krótsze cykle przetwarzania i niższe temperatury przetwarzania; Gotowy produkt nie jest kruchy; Klienci mogą zapewnić własne wtryskarki do projektowania zróżnicowanego wyglądu i produkcji opraw oświetleniowych. Grzejnik aluminiowy owinięty tworzywem sztucznym ma dobre właściwości izolacyjne i jest łatwy do spełnienia przez przepisy bezpieczeństwa.

Grzejnik z tworzywa sztucznego o wysokiej przewodności cieplnej
Ostatnio szybko rozwijają się grzejniki plastikowe o wysokiej przewodności cieplnej. Grzejniki plastikowe o wysokiej przewodności cieplnej to rodzaj grzejników wykonanych w całości z tworzyw sztucznych, których przewodność cieplna jest kilkadziesiąt razy wyższa niż w przypadku zwykłych tworzyw sztucznych, osiągając 2-9 w/mk, i ma doskonałe właściwości przewodności cieplnej i promieniowania; Nowy rodzaj materiału izolacyjnego i rozpraszającego ciepło, który można zastosować w lampach o różnej mocy i który może być szeroko stosowany w różnych lampach LED o mocy od 1 W do 200 W.
Tworzywo sztuczne o wysokiej przewodności cieplnej może wytrzymać napięcie prądu przemiennego 6000 V i nadaje się do stosowania nieizolowanego zasilacza stałoprądowego przełączającego i liniowego zasilacza stałoprądowego wysokiego napięcia HVLED. Sprawiają, że te oprawy oświetleniowe LED łatwo przechodzą rygorystyczne kontrole bezpieczeństwa, takie jak CE, TUV, UL itp. HVLED działa w stanie wysokiego napięcia (VF=35-280VDC) i niskiego prądu (IF=20-60mA), co zmniejsza wydzielanie ciepła generacja listwy koralikowej HVLED. Grzejniki plastikowe o wysokiej przewodności cieplnej można wytwarzać przy użyciu tradycyjnych maszyn do formowania wtryskowego lub wytłaczania.
Po uformowaniu gotowy produkt ma wysoką gładkość. Znacząco poprawiająca produktywność, przy dużej elastyczności w projektowaniu stylizacji, umożliwiająca projektantom pełne wykorzystanie ich koncepcji projektowych. Plastikowy grzejnik o wysokiej przewodności cieplnej jest wykonany z polimeryzacji PLA (skrobi kukurydzianej), która jest w pełni rozkładalna, wolna od pozostałości i zanieczyszczeń chemicznych. Proces produkcyjny nie powoduje zanieczyszczeń metalami ciężkimi, ścieków ani gazów spalinowych, spełniając globalne wymagania środowiskowe.
Cząsteczki PLA wewnątrz plastikowego radiatora o wysokiej przewodności cieplnej są gęsto upakowane nanojonami metali, które mogą szybko poruszać się w wysokich temperaturach i zwiększać energię promieniowania cieplnego. Jego żywotność jest lepsza niż w przypadku elementów rozpraszających ciepło z materiału metalowego. Plastikowy radiator o wysokiej przewodności cieplnej jest odporny na wysokie temperatury i nie pęka ani nie odkształca się przez pięć godzin w temperaturze 150 ℃. W przypadku zastosowania z rozwiązaniem liniowego układu scalonego prądu stałego o wysokim napięciu, nie wymaga kondensatorów elektrolitycznych ani cewek o dużej pojemności, co znacznie poprawia żywotność lamp LED. Jest to nieizolowane rozwiązanie zasilania o wysokiej wydajności i niskim koszcie. Szczególnie nadaje się do stosowania w świetlówkach i lampach górniczych dużej mocy.
Grzejniki plastikowe o wysokiej przewodności cieplnej można zaprojektować z wieloma precyzyjnymi skrzydełkami rozpraszającymi ciepło, które mogą być bardzo cienkie, aby zmaksymalizować rozszerzenie obszaru rozpraszania ciepła. Kiedy skrzydełka rozpraszające ciepło działają, automatycznie tworzą konwekcję powietrza w celu rozproszenia ciepła, co zapewnia lepszy efekt rozpraszania ciepła. Ciepło koralików LED jest bezpośrednio przenoszone do skrzydła rozpraszającego ciepło przez tworzywo sztuczne o wysokiej przewodności cieplnej i szybko rozpraszane poprzez konwekcję powietrza i promieniowanie powierzchniowe.
Grzejniki plastikowe o wysokiej przewodności cieplnej mają mniejszą gęstość niż aluminium. Gęstość aluminium wynosi 2700kg/m3, natomiast gęstość tworzywa sztucznego wynosi 1420kg/m3, co stanowi prawie połowę aluminium. Dlatego w przypadku grzejników o tym samym kształcie waga grzejników plastikowych wynosi tylko 1/2 aluminium. A przetwarzanie jest proste, a cykl formowania można skrócić o 20-50%, co również zmniejsza koszty energii.