Luci a LED e policarbonati

Luci a LED e policarbonati

Luci a LED e policarbonati – I proiettori a LED sono sempre più diffusi, così come l’idea che siano luci fredde che non hanno bisogno di dissipare calore. Le luci a LED sono croce e delizia degli automobilisti, perché se da una parte piacciono per il design, sono affidabili sul lungo periodo e offrono un livello di luminosità molto interessante, dall’altro, però, il sistema di comando di un classico proiettore a LED è un’unità che scalda molto e che per questo motivo ha bisogno di dissipare la propria energia termica. Il problema potrebbe sembrare di per sé molto semplice, se non fosse che, in questi ultimi anni, i costruttori stanno facendo di tutto per alleggerire le vetture, al fine di raggiungere prestazioni sempre migliori in termini di fuel-economy e quindi di emissioni. Il problema è quindi tutt’altro che semplice, anche perché i policarbonati più comuni, utilizzati normalmente nel settore automotive, non sono dei conduttori termici. In Covestro, (ex Bayer Material Science) azienda tedesca specializzata nello sviluppo e produzione di materiali termoplastici, ha realizzato uno speciale policarbonato capace di condurre l’energia termica e quindi di dissipare il calore prodotto dai sistemi di cui sopra abbiamo parlato.

Luci a LED e policarbonati
Il capo del marketing Axel Wetzchewald mentre spiega i vantaggi dell’impiego dei policarbonati nella costruzione di luci a LED.

Il mondo dei LED
I LED sono oggi utilizzati sia per la realizzazione delle luci diurne, sia per i fasci anabbaglianti e abbaglianti. Le luci di marcia diurna, per esempio, hanno un bassissimo assorbimento di potenza (in genere compreso tra i 5 e gli 11 Watt per ogni proiettore e offrono anche la  funzione detta di multitensione, che ne permette l’uso anche con sistemi di bordo alimentati da 9 Volt a 32 Volt. I LED (Light Emitting Diode), per chi non lo sapesse, sono dei diodi (componenti elettronici con due terminali che fanno passare la corrente solo in un senso) che trasformano la corrente elettrica che li attraversa in luce. Luce può essere di colori differenti a seconda del materiale del diodo stesso (verde, gialla, arancione, rossa o blu). In genere la tensione di funzionamento è compresa tra 1.5 V e 3 V. Il diodo luminoso non sopporta l’inversione di tensione per cui è sempre polarizzato in senso diretto.

Perché utilizzare il policarbonato
Tornando invece ai vantaggi del policarbonato, non possiamo dimenticare altre due voci particolarmente rilevanti: il design e la trasparenza. La realizzazione dei proiettori per auto impone vincoli estetici e funzionali che un buon policarbonato è in grado di assicurare. Esempio classico è il Makrolon®, il noto policarbonato di proprietà Covestro. Si tratta di un materiale termoplastico che offre un’ottima resistenza nei confronti delle temperature elevate (Vicat di 140 °C), perfetta trasparenza, leggerezza e possibilità quasi infinite per la realizzazione di forme ricercate, così come richiesto dai designer delle case automobilistiche. Il Makrolon® può essere trasformato sia con sistemi di stampaggio ad iniezione, che di estrusione. Il confronto diretto è ovviamente con le leghe di alluminio. Prendiamo per esempio il Makrolon® TC8030, dove TC sta proprio per Termicamente Conduttivo (Thermally Conductive). Questo policarbonato prodotto da Covestro, che presenta un coefficiente di conduttività termica pari a 20 W/(mxK), offre tutti i vantaggi derivanti dalle lavorazioni di un materiale termoplastico e allo stesso tempo una buona conduttività termica. Da non dimenticare infine la leggerezza complessiva dell’elemento finito che, grazie alle doti tipiche dei materiali plastici, lo rendono vincente se confrontato con componenti equivalenti realizzati in lega di alluminio. Vale la pena ricordare che la conduttività termica è un fattore di proporzionalità, generalmente indicato con K, che lega la potenza termica trasmessa W (in questo caso per conduzione e convezione), al gradiente termico ΔT esistente tra due superfici di area A poste a distanza d tra loro. Matematicamente si esprime con la seguente equazione:

Luci a LED e policarbonati - Conduttività termica

da cui l’unità misura tipica di K:

Luci a LED e policarbonati - Conduttività termica

dove la potenza viene espressa in Watt [W], la lunghezza in metri [m] e il gradiente termico in Kelvin [K]. Giusto per avere un confronto, una lega di alluminio potrebbe avere un coefficiente di conduttività termica intorno ai 200 W/(mxK). Certo, dieci volte superiore a quello di un Makrolon® TC8030, ma con tutte le complicazioni del caso.

Luci a LED e policarbonati
Uno schema che illustra un tipico layout per proiettori con luci a LED.

Il comportamento ottico
Ma non è tutto qui. L’utilizzo del policarbonato ha permesso ai costruttori di poter contare su componenti capaci di garantire prestazioni ottiche anche differenziate. E a tal proposito, ci viene in aiuto un altro prodotto di Covestro, il Makrolon® SX Shark, una lastra con superfici differenti, una brillante e lucente e l’altra rifinita con microprismi curvati, una combinazione che permette di avere elevata permeabilità alla luce e un’eccellente capacità di guidare il fascio luminoso, là dove serve.