Una disipación térmica adecuada es el pilar fundamental de cualquier luminaria LED personalizada. Si el chip se sobrecalienta, su tasa de degradación se multiplica por diez. ¿Pero cómo determinar el tamaño exacto del disipador de aluminio necesario? Comprar uno excesivamente grande aumenta el peso y el coste, mientras que quedarse corto pone en riesgo los LED en verano.
Para evitar cálculos matemáticos complejos y estimaciones dudosas, hemos desarrollado esta herramienta en línea. A continuación, analizamos la física del calor en los semiconductores y explicamos cómo calcular su disipador con precisión.
Los vatios de consumo eléctrico no son vatios de calor
Al dimensionar un disipador para un módulo LED, muchos usuarios parten del consumo eléctrico total. Con una placa Quantum Board de 100 W, suele pensarse que hay que disipar 100 W de calor. Siguiendo la antigua regla de «30 centímetros cuadrados por vatio», se buscaría un perfil de 3000 cm².
Sin embargo, un LED no es una lámpara incandescente que transforma casi toda la energía en calor. Su objetivo es generar fotones. Los chips modernos de alta calidad (Samsung, Cree, Osram o Seoul Semiconductor) ofrecen una eficiencia (WPE — Wall-Plug Efficiency) de entre el 50 % y el 80 %.
¿Qué significa esto en la práctica?
En un módulo de 100 W con un rendimiento del 60 %, 60 W se emiten como luz pura, y solo los 40 W restantes se convierten en calor parasitario que debe disiparse.
Por tanto, el cálculo térmico debe realizarse para 40 W (o 50 W con margen de seguridad) y no para 100 W. La norma clásica de 30 cm²/W se reduce hoy a unos 25 cm² por vatio eléctrico al utilizar chips de marca. Por el contrario, con matrices COB económicas (cuya eficiencia rara vez supera el 20–30 %), de 100 W consumidos se generarán unos 75 W de calor intenso.
La importancia de controlar la temperatura de unión
La temperatura interna del chip (Tj — Junction Temperature) define la salud de su luminaria. Aunque los fabricantes marcan límites máximos de 105–120 °C, esas cifras indican la zona de fallo irreversible.
El rango operativo ideal para mantener el flujo luminoso y alcanzar las 50 000 horas de vida nominal es de 65 °C a 85 °C. A menor temperatura, mayor eficiencia y durabilidad.
Efectos del sobrecalentamiento:
- Pérdida de flujo luminoso: Con el aumento de la temperatura, la emisión de fotones disminuye para una misma corriente. Pasar de 50 °C a 100 °C puede reducir el brillo en un 10 %.
- Degradación del fósforo: El revestimiento amarillo sobre el LED azul puede opacarse, agrietarse o quemarse, provocando que la luz adquiera un tono azulado.
- Rotura del cableado interno: Los ciclos repetidos de dilatación y contracción térmica pueden cortar los microhilos de oro en el interior del encapsulado.
El recorrido del calor
Para que el calor viaje del chip (Tj) al aire ambiental (Ta), supera sucesivas resistencias térmicas medido en Kelvins por Vatio (K/W):
Chip LED → Sustrato del diodo → Placa PCB de aluminio (MCPCB) → Interfaz térmica (pasta/cinta) → Disipador → Aire ambiental.
Nuestra herramienta en línea realiza todas estas conversiones de forma instantánea.
Cómo usar la calculadora de disipadores
El widget le permite modelar su sistema fácilmente:
- Introduzca la potencia eléctrica total suministrada por el driver.
- Seleccione el tipo de LED o la eficiencia (WPE) para obtener la carga térmica real.
- Indique la temperatura ambiente (25 °C en espacios abiertos, o 30–35 °C para armarios de cultivo cerrados).
- Elija su temperatura de unión Tj objetivo (recomendado entre 70 °C y 85 °C).
RECOMENDACIÓN: Añada un margen de seguridad del 10 % a la superficie calculada. Esto compensa la zona inferior del disipador que está cubierta por las placas LED u ópticas, la cual disipa calor con menor eficacia.
Tres detalles clave al elegir un perfil de aluminio
1. Grosor de la base (Resistencia a la dispersión)
En luminarias de 50 W o superiores, el calor debe transmitirse velozmente desde el centro a las aletas exteriores. Una base delgada (2–3 mm) generará puntos calientes. Utilice perfiles extruidos con un grosor de base de 4–6 mm como mínimo.
2. Paso de las aletas (Separación)
Para una refrigeración pasiva sin ventilador, el aire debe circular libremente por convección natural. Si la separación entre aletas es inferior a 6–8 mm, el calor queda atrapado. Las aletas muy juntas solo funcionan bien con ventilación forzada.
3. Acabado superficial (Anodizado)
El aluminio en bruto refleja la radiación infrarroja. Un anodizado negro de buena calidad aumenta la emisividad térmica, permitiendo que el sistema funcione entre 1 °C y 2 °C más frío en modo pasivo.
Calcular correctamente el disipador protege su inversión y prolonga la vida del sistema. La misión de SPECLED es facilitar el desarrollo de iluminación hortícola y hacer accesible la tecnología LED DIY.
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