Радиатор для светодиодов из конденсатора кондиционера

А зачем он нужен?

Наравне с другими полупроводниковыми приборами светодиод не является идеальным элементом со 100% коэффициентом полезного действия (КПД). Большая часть потребляемой им энергии рассеивается в тепло. Точное значение КПД зависит от типа излучающего диода и технологии его изготовления. Эффективность слаботочных светодиодов составляет 10-15%, а у современных белых мощностью более 1 Вт её значение достигает 30%, а значит, остальные 70% расходуются в тепло.

Каким бы ни был светодиод, для стабильной и продолжительной работы ему необходим постоянный отвод тепловой энергии от кристалла, то есть радиатор. В слаботочных led функцию радиатора выполняют выводы (анод и катод). Например, в SMD 2835 вывод анода занимает почти половину нижней части элемента. В мощных светодиодах абсолютная величина рассеиваемой мощности на несколько порядков больше. Поэтому нормально функционировать без дополнительного теплоотвода они не могут. Постоянный перегрев светоизлучающего кристалла в разы снижает срок службы полупроводникового прибора, способствует плавной потере яркости со смещением рабочей длины волны.

Конструктивно все радиаторы можно разделить на три большие группы: пластинчатые, стержневые и ребристые. Во всех случаях основание может иметь форму круга, квадрата или прямоугольника. Толщина основания имеет принципиальное значение при выборе, так как именно этот участок несёт ответственность за приём и равномерное распределение тепла по всей поверхности радиатора.

На форм-фактор радиатора оказывает влияние будущий режим работы:

• с естественной вентиляцией;
• с принудительной вентиляцией.

Радиатор охлаждения для светодиодов, который будет использоваться без вентилятора, должен иметь расстояние между рёбрами не менее 4 мм. В противном случае естественной конвекции не хватит для успешного отвода тепла. Ярким примером служат системы охлаждения компьютерных процессоров, где за счёт мощного вентилятора расстояние между рёбрами уменьшено до 1 мм.

При проектировании светодиодных светильников большое значение уделяется их внешнему виду, что оказывает огромное влияние на форму теплоотвода. Например, система отвода тепловой энергии светодиодной лампы не должна выходить за рамки стандартной грушевидной формы. Этот факт вынуждает разработчиков прибегать к различным ухищрениям: использовать печатные платы с алюминиевой основой, соединяя их с корпусом-радиатором при помощьи термоклея.

Как сделать радиатор для светодиода своими руками?

Собрать простую алюминиевую конструкцию для маломощного осветительного прибора несложно. Для этого потребуется металлическая лента толщиной 2-3 мм.

Радиатор изготавливают так:

1. Делают на пластине надрезы с шагом 5 мм. Полученные сектора загибают, придавая конструкции вид крыльчатки.
2. Формируют отверстия для фиксации радиатора.

Сделать радиатор для светильника мощностью 10 Вт сложнее. Для этого потребуется 1 м алюминиевого профиля толщиной 2 мм, шириной 2 см. Сначала полосу разрезают на 8 частей. Отрезки укладывают друг на друга, делают сквозное отверстие, закрепляют элементы болтом с гайкой. Одну грань шлифуют для фиксации светодиодной ленты. Разгибают пластины в разные стороны. В местах установки модуля проделывают отверстия. Обрабатывают самодельный радиатор термоклеем, устанавливают матрицу, которую закрепляют саморезами.

Из чего изготавливаются?

Для охлаждения светодиодных элементов мощностью более 10W применяют алюминиевые радиаторы. Монтаж медного радиатора оправдан при изготовлении компактного светильника.

Из алюминия

Показатель теплопроводности этого металла составляет 200-235 Вт/м*К. Этот коэффициент у алюминия в 2 раза выше, чем у латуни и стали. Кроме того, материал легко поддается обработке. Для повышения теплопроводности радиаторную конструкцию анодируют (окрашивают в черный цвет).

Из керамики

Для производства радиаторов этот материал стал использоваться недавно. Керамика имеет среднюю теплопроводность, однако характеризуется низкой шероховатостью и не проводит электрический ток.

Из меди

Коэффициент теплопроводности металла достигает 400 Вт/м*К. В этом плане материал уступает только серебру. Однако медные радиаторы выпускаются намного реже, чем алюминиевые.

Это объясняется:

• большим весом конструкции;
• сложностью механической обработки;
• высокой стоимостью материала.

Использование меди повышает себестоимость осветительного прибора, делая его неконкурентоспособным.

Из термопластика

Теплопроводные полимеры уступают алюминию, однако имеют меньшие вес и стоимость. Производители светодиодных приборов используют материал для создания корпусов. При изготовлении светильников мощностью более 10 Вт термопластик не может конкурировать с металлами.

Конструктивные особенности

Конструктивные радиаторы делятся на две группы:

Первый тип, в основном, применяется для естественного охлаждения светодиодов, второй – для принудительного. При равных габаритных размерах пассивный игольчатый радиатор на 70 процентов эффективнее ребристого.

Но это не значит, что пластинчатые (ребристые) радиаторы годятся только для работы в паре с вентилятором. В зависимости от геометрических размеров, они могут применяться и для пассивного охлаждения.

Обратите внимание на расстояние между пластинами (или иглами): если оно составляет 4 мм – изделие предназначено для естественного отвода тепла, если зазор между элементами радиатора всего 2 мм – его необходимо комплектовать вентилятором. Оба типа радиаторов в поперечном сечении могут быть квадратными, прямоугольными или круглыми

Оба типа радиаторов в поперечном сечении могут быть квадратными, прямоугольными или круглыми.

Рекомендуем Вам также ознакомиться с электромагнитным устройством – дроссель для ламп.

Простая схема блока питания светодиодов с конденсатором

Разберём устройство без трансформаторного блока питания для светодиодов на примере фабричного драйвера LED ламы.

• R1 – резистор на 1Вт, который уменьшает значимость перепадов напряжения в сети;
• R2,C2 – конде-р служит в качестве токоограничителя, а резистор для его разрядки после отключения от сети;
• C3 – сглаживающий конде-р, для уменьшения пульсации света;
• R3 – служит для ограничения перепадов напряжения после преобразования, но более целесообразно вместо него установить стабилитрон.

Какой конденсатор можно использовать для балласта?

В качестве гасящих конденсаторов для светодиодов используются керамические элементы рассчитанные на 400-500В. Использование электролитических (полярных) конденсаторов недопустимо.

Меры предосторожности

Безтрансформаторные схемы не имеют гальванической развязки. Сила тока цепи при появлении дополнительного сопротивления, например прикосновение рукой с оголённому контакту в цепи, может значительно увеличится, став причиной электротравмы.

Процедура теплообмена

Чтобы поддерживать низкую температуру перехода и поддерживать на высоком уровне характеристики светодиода , следует рассмотреть каждый метод отвода тепла от светодиодов. Проводимость, конвекция и излучение являются тремя способами передачи тепла. Как правило, светодиоды заключены в прозрачную смолу , которая является плохим тепло проводником . Почти все выделяемое тепло проходит через обратную сторону чипа.

Тепло генерируется из PN-перехода электрической энергии, которая не была преобразована в полезный свет и передавалась во внешнюю среду по пути, от перехода к пайке, припой к плате, и от подложки к радиатору, а затем в атмосферу.

Типичный вид сбоку светодиода и его тепловая модель показаны на рисунках.

Температура перехода будет ниже, если тепловой импеданс меньше и аналогично, с более низкой температурой окружающей среды. Чтобы максимизировать полезный диапазон температуры окружающей среды для данного рассеивания мощности , общее тепловое сопротивление от соединения до окружающей среды должно быть минимизировано.

Значения термического сопротивления широко варьируются в зависимости от поставщика материала или компонента. Например, R JC будет варьироваться от 2,6 ° C / Вт до 18 ° C / Вт, в зависимости от производителя светодиода. Тепловое сопротивление материала термостойкости(TIM) также будет варьироваться в зависимости от выбранного типа материала. Обычные TIM – это эпоксидная смола, термопаста, чувствительный к давлению клей и припой.

Ремонт светодиодного прожектора своими руками

Оригинальный светодиодный прожектор отработав почти четыре года и после месяца неустойчивой работы окончательно погас. Диагностика внешним осмотром не выявила конкретной поломки. Повреждений на деталях драйвера обнаружено не было.

1. Разбираем прожектор. Снимаем крышку отсека драйвера светодиода и разбираем корпус драйвера.
2. Откручиваем винты крепления рамки держателя стекла прожектора и винты крепления отражателя. Извлекаем отражатель.
3. Откручиваем крепление светодиода к радиатору. В моем случае замечен косяк установки светодиода. Смотрите фото.
4. Паяльником отсоединяем провода питания светодиода и драйвера.
5. Соединяем провода питания 220 Вольт на драйвер с проводниками питания светодиода. Я это сделал при помощи двухполюсной клеммной колодки.
6. Очищаем от термопасты место крепления светодиода.
7. Приклеиваем тепло проводящим клеем LED COB чип. И оставляем клей застывать.
8. Подрезаем ножницами на отражателе отверстие для установки светодиода для повышения безопасности схемы от замыкания проводов питания на корпус. Смотрите фото и видео.
9. Припаиваем проводники питания LED COB чипа. Сделайте это аккуратно и ответственно! Дополнительно горячим клеем фиксируем на корпусе прожектора проводники питания чипа. Смотрите видео.
10. Проверяем работу схемы. Подаем питание 220 Вольт на светодиод. LED COB чип должен светиться. Отключаем питание.
11. Устанавливаем отражатель. Расстояние от места подключения питания чипа должно быть безопасным до металлических частей отражателя.
12. Устанавливаем рамку со стеклом, прикручиваем проводник заземления корпуса светодиода и закрываем отсек драйвера прожектора. Делаем заключительную проверку работы отремонтированного прожектора.

Прожектор установлен на заданное место и управляется объемным датчиком движения. Стоимость ремонта с установкой 5 Вт LED COB чипа по деталям просто смешная. Смотрите результат работы по ремонту прожектора на видео.

Для нормальной работы чипа как и для всех светодиодов необходим щадящий температурный режим. Был проведен контроль температуры чипа при долговременной работе прожектора в комнатной температуре. Чип нагрелся только до 30? С.

LED COB чип со встроенным драйвером питания от сети 220 Вольт хорошая альтернатива замены драйвера или светодиода при ремонте LED прожекторов.

sekret-mastera.ru

Виды и области применения

Сохраняя единый принцип размещения светодиодных кристаллов на теплопроводящей подложке, светодиодные матрицы существенно отличаются по количеству кристаллов на одном основании и способам их соединения между собой.

Количество кристаллов на одной подложке определяет итоговую мощность матрицы, которая может достигать сотен ватт на одно изделие. Мощные матричные источники света хорошо зарекомендовали себя в прожекторах и светильниках для уличного освещения.

Еще одной особенностью внутренних соединений кристаллов между собой с внешними выводами выступает возможность использования светодиодных матричных структур в информационных табло и в графических или символьных экранах. Такие LED-матрицы находят свое применение в контрольно-измерительной аппаратуре и всевозможных инсталляциях рекламного характера.

Роль ориентации ребер

Закономерен вопрос: существенно ли влияет ориентация ребер на тепловое сопротивление радиатора? Может быть, целесообразно повернуть ребра так, чтобы воздух беспрепятственно поднимался между ними, создавая естественную тягу? И в таком случае мы получим существенно более эффективный радиатор, вес и сложность изготовления которого будут оправданы?

При повторной серии экспериментов в другой день и с другим оборудованием проверялось, изменится ли температура радиатора и его тепловое сопротивление при сохранении количества ребер, но изменении ориентации (рис. 6). В четырех возможных позициях максимальное различие тепловых сопротивлений зафиксировано на восьмиреберном радиаторе между положениями «ребра вбок горизонтальны» и «ребра вбок вертикальны» и составило 20% в пользу вертикальных ребер. При оптимальном расположении ребер образуется естественная тяга. Между другими парами положений разница меньше. Вероятно, это объясняется сравнительно высокой вязкостью воздуха и, как следствие, невпечатляющим эффектом тяги в узком пространстве между ребрами.

Рис. 6. Максимальная разница тепловых сопротивлений радиатора при различных ориентациях ребер составила всего 20%

Зачем диодам нужно охлаждение?

Несмотря на высокие показатели светоотдачи светодиоды излучают света примерно на треть потребляемой мощности, а остальное выделяется в тепло. Если диод перегревается структура его кристалла нарушается, начинает деградировать, световой поток снижается, а степень нагрева лавинообразно увеличивается.

Причины перегрева светодиодов:

• Слишком большой ток;
• плохая стабилизация питающего напряжения;
• плохое охлаждение.

Первые две причины решаются применением качественного источника питания для светодиодов. Такие источники часто называют драйвер для светодиода. Их особенность заключается не в стабилизации напряжения, а именно в стабилизации выходного тока.

Дело в том, что при перегреве сопротивление светодиода снижается и ток, протекающий через него, возрастает. Если в качестве блока питания использовать стабилизатор напряжения – процесс получится лавинообразным: больше нагрев – больше ток, а больший ток – это больший нагрев и так по кругу.

Стабилизируя ток, вы отчасти стабилизируете и температуру кристалла. Третья причина – это плохое охлаждение для светодиодов. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Типы радиаторов

Перед сборкой устройства необходимо определиться с типом используемого радиатора:

• штыревой или игольчатый (Рис.5);
• ребристый (Рис.4).

При необходимости естественного охлаждения источника света применяют первый тип, а в случае принудительного — второй. Обычно штыревой, при одинаковых размерах с ребристым, производительнее на 70 %.

Рис.4. Радиатор ребристый

Радиатор ребристого типа в основном применяют при активном способе отвода тепла. Но при определенных геометрических параметрах его используют в пассивном способе.

Рис.5. Радиатор игольчатый

Когда дистанция между иглами равна 4 мм, устройство предназначается для естественного теплоотвода, а при зазоре 2 мм радиатор укомплектовывают вентилятором.

Причины поломок

Обычно ремонт автомобильных радиаторов необходим или из-за банальной человеческой халатности (невыполнения правил ТО) или из-за несчастного случая (аварии, ДТП). В случае аварии страдает, как правило, фронтальная часть авто, и радиатор, являясь относительно хрупкой конструкцией, получает чрезмерные нагрузки. Однако если же потек радиатор охлаждения после того, как вы воду зимой забыли слить, значит, во время мороза лед сделал свое страшное дело. Или, например, недобросовестный автолюбитель заправлял в систему охлаждения не дистиллированную воду, а водопроводную или колодезную. В таком случае при нагреве на внутренних стенках трубопроводов и сот радиатора осели остатки солей и прочих шлаков, которые, в конечном счете, снизили эффективность системы охлаждения и привели к поломке.

Правда, если вы умеете обращаться с промышленным паяльником, то сможете попробовать отремонтировать радиатор охлаждения собственноручно. Однако контроль качества пропаянных швов, как и общую герметичность, нужно обеспечить на наивысшем уровне.

Неисправности, связанные с воздействием высоких температур

Температура кристалла, определяющая параметры светового потока, цвет излучения и напряжение прямого смещения светодиода, зависит от температуры окружающей среды и нагрева протекающим электрическим током.

Световой поток Ф как функция температуры рассчитывается по следующей формуле:

Фv(Tj) = Фv(T2)e-kDTj, (1)

Фv(T1) = Фv(T2)e-kDTj,

где T1 — световой поток при Tj 1; T2 — световой поток при Tj 2; k — температурный коэффициент; DT — разность температур Tj (T2–T1).

Пример старения в результате повышения температуры приведен на рис. 1. Кривая показывает, что при росте температуры с 25 до 75 °C световой поток уменьшается почти вдвое.

Рис. 1. Зависимость светового потока от окружающей температуры для красного светодиода при неизменном токе (по документам, предоставленным компанией Lumileds)

Известные формулы теплотехники и экспериментальные наблюдения за регулированием температурных режимов позволили глубже понять механизм потерь мощности излучения, обусловленных разностью температур:

Rthja = (Tj–Ta)/P = DTj–Ta)–Ta)/P = DTja/P, (2)

где Tj = DTj+T; Rthja — потери, обусловленные разностью температур между переходом и окружающей средой; Tj — температура p-n-перехода; Ta — температура окружающей среды; P — полная мощность светодиода (IfxVf).

На практике фактическое значение температуры p-n-перехода рассчитывается следующим образом:

Tj = RthjaxP+Ta

Материалы для изготовления

Радиаторы для охлаждения светодиодов различаются по конструкции и материалу.

Окружающий воздух может принять не более 5-10 Вт с единичной поверхности

При выборе материала для изготовления радиатора следует принять во внимание выполнение следующего условия: теплопроводность его должна быть не менее 5-10 Вт. Материалы с меньшим параметром не смогут обеспечить передачу всего тепла, которое может принять воздух

Теплопроводность выше 10 Вт будет технически избыточной, что повлечет за собой неоправданные финансовые затраты без увеличения эффективности радиатора.

Для изготовления радиаторов традиционно используют алюминий, медь или керамику. В последнее время появились изделия, выполненные из теплорассеивающих пластмасс.

Рекомендуем Вам также более подробно прочитать про импульсный блок питания своими руками.

Алюминиевые

Основным недостатком алюминиевого радиатора является многослойность конструкции. Это неизбежно приводит к возникновению переходных тепловых сопротивлений, преодолевать которые приходится с помощью применения дополнительных теплопроводящих материалов:

• клейких веществ;
• изолирующих пластин;
• материалов, заполняющих воздушные промежутки и пр.

Алюминиевые радиаторы встречаются чаще всего: они хорошо прессуются и вполне сносно справляется с отводом тепла.

Медные

Медь обладает большей теплопроводностью, чем алюминий, поэтому в некоторых случаях ее использование для изготовления радиаторов оправдано. В целом же данный материал уступает алюминию в плане легкости конструкции и технологичности (медь – менее податливый металл).

Изготовление медного радиатора методом прессования – наиболее экономичным – невозможно. А обработка резанием дает большой процент отходов дорогостоящего материала.

Керамические

Одним из наиболее удачных вариантов теплоотводчика является керамическая подложка, на которую предварительно наносятся токоведущие трассы. Непосредственно к ним и подпаиваются светодиоды. Такая конструкция позволяет отвести в два раза больше тепла по сравнению с металлическими радиаторами.

Пластмассы теплорассеивающие

Все чаще появляется информация о перспективах замены металла и керамики на терморассеивающую пластмассу. Интерес к этому материалу понятен: стоит пластмасса намного дешевле алюминия, а ее технологичность намного выше. Однако теплопроводность обычной пластмассы не превышает 0,1-0,2 Вт/м.К. Добиться приемлемой теплопроводности пластмассы удается за счет применения различных наполнителей.

При замене алюминиевого радиатора на пластмассовый (равной величины) температура в зоне подвода температур возрастает всего на 4-5%. Учитывая, что теплопроводность теплорассеивающей пластмассы намного меньше алюминия (8 Вт/м.К против 220-180 Вт/м.К), можно сделать вывод: пластический материал вполне конкурентоспособен.

Как закрепить светодиод

Существует два основных способа крепления, рассмотрим оба из них.

Первый способ – это механический. Он заключается в том, чтобы прикрутить светодиод саморезами или другим крепежом к радиатору, для этого нужна специальная подложка типа «звезда» (см. star). К ней припаивается диод, предварительно смазанный термопастой.

На «пузе» у светодиода есть специальный контактный пятачок диаметром как сигарета типа slim. После чего к этой подложке припаиваются питающие провода, и она прикручивается к радиатору. Некоторые светодиоды поступают в продажу уже закреплённые на переходной пластине, как на фото.

Второй способ – это клеевой. Он пригоден как и для монтажа через пластину, так и без неё. Но метал к металлу крепить не всегда получается, чем приклеить светодиод к радиатору? Для этого нужно приобрести специальный термопроводящий клей. Он может встречаться как в хозяйственной, так и в магазине радиодеталей.

Выглядит результат такого крепления следующим образом.

Что такое автономное охлаждение и как оно используется?

Принцип работы автономной охлаждающей системы базируется на том, что жидкость-охладитель подается в холодильник из небольшой ёмкости объемом 5л с использованием насоса. В результате в холодильнике происходит конденсирование спиртовых паров. Нагретая вода из холодильника поступает к нижнему патрубку радиатора, где она охлаждается вентилятором. Затем охлажденная жидкость вновь попадает в ёмкость из верхнего патрубка радиатора. Данная установка изображена на схеме ниже:

1 — Перегонный куб. 2 — Холодильник. 3 — Радиатор с вентилятором. 4 — Канистра с водой. 5 — Водяной насос.

Подобная система имеет следующие преимущества:

1. Минимальный расход жидкости. Систему достаточно 1 раз наполнить водой. Менять жидкость нужно лишь после 1-2 перегонок.
2. Вода в системе подвергается давлению, поэтому ее уровень в шлангах не будет резко изменяться.
3. Самогонный агрегат можно установить независимо от близости источника воды — в подвале, гараже, на лоджии и т.д.
4. Нет проблемы, связанной с утилизацией жидкости.
5. При отсутствии водоснабжения система автономного типа станет оптимальным решением.
6. Зимой автономный самогонный аппарат можно поставить на свежий воздух, не используя вентилятор.

Из минусов можно выделить лишь шумную работу, необходимость в электроэнергии и затраты на приобретение всех необходимых деталей.

Решаем проблему охлаждения

Маломощные светодиоды, например: 3528, 5050 и им подобные отдают тепло за счёт своих контактов, да и мощность у таких экземпляров гораздо меньше. Когда мощность прибора возрастает, появляется вопрос отвода лишнего тепла. Для этого применяют системы пассивного или активного охлаждения.

Пассивное охлаждение – это обычный радиатор, выполненный из меди или алюминия. О преимуществах материалов для охлаждения ходят споры. Достоинством такого типа охлаждение является – отсутствие шума и практически полное отсутствие необходимости его обслуживания.

Установка LED с пассивным охлаждением в точечный светильник

Активная система охлаждения – это способ охлаждения с применением внешней силы для улучшения отвода тепла. В качестве простейшей системы можно рассмотреть связку радиатор + кулер. Преимуществом является то, что такая система может быть значительно компактнее чем пассивная, до 10 раз. Недостатком — шум от кулера и необходимость его смазки.

Расчет площади радиатора

Методики точного расчета параметров радиатора предполагают учет множество факторов:

• параметры окружающего воздуха;
• площадь рассеивания;
• конфигурацию радиатора;
• свойства материала, из которого изготовлен теплообменник.

Но все эти тонкости нужны для проектировщика, разрабатывающего теплоотвод. Радиолюбители чаще всего используют старые радиаторы, взятые из отслужившей свой срок радиоаппаратуры. Все, что им надо знать – какова максимальная рассеиваемая мощность теплообменника.

Подсчитать этот параметр можно по формуле:

Ф = а х Sх (Т1 – Т2), где

• Ф – тепловой поток (Вт);
• S – площадь поверхности радиатора (сумма площадей всех ребер или иголок и подложки в кв. м). Подсчитывая площадь, следует иметь в виду, что ребро или пластина имеет две поверхности отвода тепла. То есть площадь теплоотвода прямоугольника площадью 1 см2 составит 2 см2. Поверхность иглы рассчитывается как длина окружности (p х D), умноженная на ее высоту;
• Т1 – температура теплоотводящей среды (граничной), К;
• Т2 – температура нагретой поверхности, К;
• а – коэффициент теплоотдачи. Для неполированных поверхностей принимается равным 6-8 Вт/(м2К).

Есть еще одна упрощенная формула, полученная экспериментальным путем, по которой можно рассчитать необходимую площадь радиатора:

S = x W, где

• S – площадь теплообменника;
• W – подведенная мощность (Вт);
• M – незадействованная мощность светодиода.

Для ребристых радиаторов, изготовленных из алюминия, можно воспользоваться примерными данными, представленными тайваньскими специалистами:

• 1 Вт – от 10 до 15 см2;
• 3 Вт – от 30 до 50 см2;
• 10 Вт – около 1000 см2;
• 60 Вт – от 7000 до 73000 см2.

Однако следует учесть, что вышеприведенные данные неточные, так как они указываются в диапазонах с достаточно большим разбегом. К тому же определены данные величины для климата Тайваня. Их можно использовать только для проведения предварительных расчетов.

Получить наиболее достоверный ответ об оптимальном способе расчета площади радиатора можно на следующем видео:

Принцип действия теплоотвода

Главным потребителем тепла, выделяемого светодиодом, является окружающий воздух. Его холодные частицы подходят к нагретой поверхности теплообменника (радиатора), нагреваются и устремляются вверх, освобождая место новым холодным массам.

При столкновении с другими молекулами происходит распределение (рассеивание) тепла. Чем больше площадь поверхности радиатора, тем интенсивнее он передаст тепло от светодиода воздуху.

Подробнее о принципах работы светодиодов читайте здесь.

Количество поглощенного воздушной массой тепла с единицы площади не зависит от материала радиатора: эффективность естественного «теплового насоса» ограничено его физическими свойствами.

Особенности охлаждения мощных светодиодов

Как указывалось ранее, обеспечить эффективный отвод тепла от светодиода можно при помощи организации пассивного или активного охлаждения. Светодиоды мощностью потребления до 10 вт целесообразно устанавливать на алюминиевые (медные) радиаторы, так как их массогабаритные показатели будут иметь приемлемые значения.

Применение пассивного охлаждения для светодиодных матриц мощностью 50 Вт и более становится затруднительным; размеры радиатора составят десятки сантиметров, а масса возрастёт до 200-500 грамм. В этом случае стоит задуматься о применении компактного радиатора вместе с небольшим вентилятором. Этот тандем позволит снизить массу и размеры системы охлаждения, но создаст дополнительные трудности. Вентилятор необходимо обеспечить соответствующим напряжением питания, а также позаботиться о защитном отключении светодиодного светильника в случае поломки кулера.

Существует ещё один способ охлаждения мощных светодиодных матриц. Он состоит в применении готового модуля SynJet, который внешне напоминает кулер для видеокарты средней производительности. Модуль SynJet отличается высокой производительностью, тепловым сопротивлением не больше 2 °C/Вт и массой до 150 г. Его точные размеры и вес зависят от конкретной модели. К недостаткам стоит отнести необходимость в источнике питания и высокую стоимость. В результате получается, что светодиодную матрицу в 50 Вт нужно крепить либо на громоздкий, но дешёвый радиатор, либо на маленький радиатор с вентилятором, блоком питания и системой защиты.

Каким бы ни был радиатор, он способен обеспечить хороший, но не самый лучший тепловой контакт с подложкой светодиода. Для снижения теплового сопротивления на контактируемую поверхность наносят теплопроводящую пасту. Эффективность её воздействия доказана повсеместным применением в системах охлаждения компьютерных процессоров. Качественная термопаста устойчива к затвердеванию и обладает низкой вязкостью. При нанесении на радиатор (подложку) достаточно одного тонкого ровного слоя на всей площади соприкосновения. После прижима и фиксации толщина слоя составит около 0,1 мм.

Первый способ охлаждения светодиодов

Этот метод основан на излучении тепловых волн в атмосферу, или тепловой конвекции. Способ относится к разряду пассивного охлаждения. Часть энергии поступает в атмосферу лучистым инфракрасным потоком, а часть уходит посредством циркуляции нагретого воздуха от радиатора.

Среди техники для светодиодов пассивная охлаждающая схема получила наибольшее распространение. Она не обладает вращающимися механизмами и не требует периодического обслуживания.

К минусам этой системы можно отнести необходимость установки крупного теплоотвода. Вес его достаточно большой, да и цена на него высокая.

Выводы

Как вы могли убедится радиатор для светодиода можно найти как в магазине, так и порывшись в своих старых приборах, или просто в залежах всяких мелочей. Не обязательно использовать специальное охлаждение.

Площадь радиатора зависит от ряда условий, таких как влажность, температура окружающего воздуха и материал радиатора, но при бытовом решении ими пренебрегают.

Всегда уделяйте особое внимание проверке тепловых режимов ваших устройств. Таким образом вы обеспечите их надёжность и долговечность

Можно определять температуру рукой, но лучше приобретите мультиметр с возможностью её измерения.