Por: Márcio Gregório

Por que a dissipação térmica é tão importante?

Embora LEDs sejam frequentemente associados a “baixa geração de calor”, essa é uma meia-verdade.

• um LED típico converte apenas 30% a 40% da energia em luz;
• os 60% a 70% restantes viram calor;
• esse calor se concentra na junção semicondutora.

A variável mais crítica em qualquer projeto é a temperatura de junção (Tj), que nada mais é do que a temperatura no ponto mais quente dentro do chip de um LED, onde a luz é realmente gerada.

Quando a Tj sobe além do ideal, alguns efeitos são gerados:

• redução do fluxo luminoso (depreciação);
• alteração de cor (conhecido como “color shift”);
• queda de eficácia;
• redução drástica da vida útil (LM-80 / L70
• 

Caminho térmico: onde o calor precisa passar

O calor gerado no LED precisa ser dissipado através de uma cadeia térmica:

Juncão semicondutora → Substrato (PCB) → Dissipador → Ambiente

Cada etapa adiciona uma resistência térmica. O objetivo do projeto da luminária é minimizar essa resistência total no conjunto final.

A PCB (Placa de circuito impresso, onde o LED é montado), pode ser feita de materiais como FR4 (fibra de vidro), Alumínio (também conhecido como Metalcore), entre outros. A escolha do material vai depender da potência a ser dissipada e do ambiente em questão;

Na interface entre a PCB com o LED e o dissipador existe uma superfície de contato que normalmente não é 100% plana, com diversas imperfeições. Por isso existe a necessidade de se avaliar a utilização ou não de uma Interface térmica (ou TIM – themal interface material), para preencher micro imperfeições e reduzir a resistência de contato entre os materiais.

Esses materiais podem ser pastas, adesivos, ou mantas térmicas, de acordo com os componentes envolvidos e o processo produtivo utilizado.

Dissipador de calor

O dissipador é o principal responsável por transferir calor para o ambiente.

Parâmetros críticos:

• Área de superfície
• Geometria (aletas, ventilação)
• Material (alumínio é o mais utilizado)

Boas Práticas:

• Aletas expostas ao fluxo de ar
• Evitar cavidades fechadas
• Maximizar convecção natural

Corpo da luminária

Em spots, o próprio corpo muitas vezes pode atuar como dissipador.

Spots compactos → maior desafio térmico
Spots embutidos → ventilação limitada
Spots direcionáveis → atenção ao acúmulo de calor

Problemas típicos em projetos de spots

• Miniaturização excessiva – design muito compacto → pouca área de dissipação → superaquecimento
• Uso de materiais inadequados – plásticos ou metais de baixa condutividade comprometem o sistema
• Instalação em forros fechados – gesso sem ventilação cria uma “estufa térmica”
• Superdimensionamento de potência – aumentar potência sem rever dissipação é um erro clássico

Estratégias eficientes para auxiliar o projeto

• Balanceamento potência × volume – não force potência alta em volumes pequenos
• Uso de LEDs mais eficientes – menos calor gerado por lúmen entregue
• Design térmico integrado – o dissipador deve ser parte do design, não um “acessório”
• Simulação térmica – valide o projeto com protótipos funcionais e testes em estufas ou simuladores