Алюмінієвий радіатор для світлодіодів

Відомо, що тривалість служби світлодіодів безпосередньо залежить від якості матеріалу, що використовується в напівпровіднику, а також співвідношення струму пристрою до кількості тепла, що виділяється. Віддача світла поступово знижується, а після того, як вона буде становити половину від початкового значення, термін служби світлодіода почне скорочуватися. Тривалість роботи пристроїв може складати до 100 000 годин, але тільки за умови, що на нього не впливають високі температури.

Для охолодження приладів, що виділяють тепло, в радіоелектроніці застосовують такий пристрій, як радіатор для світлодіодів. Відведення тепла від агрегатів в атмосферу досягається двома методами.

Перший спосіб охолодження світлодіодів

Цей метод заснований на випромінюванні теплових хвиль в атмосферу, або теплової конвекції. Спосіб відноситься до розряду пасивного охолодження. Частина енергії надходить в атмосферу променистим інфрачервоним потоком, а частина йде за допомогою циркуляції нагрітого повітря від радіатора.

Серед техніки для світлодіодів пасивна система охолодження схема набула найбільшого поширення. Вона не володіє обертовими механізмами і не вимагає періодичного обслуговування.

До мінусів цієї системи можна віднести необхідність установки великого тепловідведення. Вага його досить великий, та й ціна на нього висока.

Відео: Де взяти радіатор радіоаматори

другий метод

Він отримав назву турбулентної конвекції. Цей спосіб є активним. У цій системі застосовні вентилятори або ж інші механічні прилади, які можуть створювати повітряні потоки.

Активний охолоджуючий метод має більш високий рівень продуктивності, ніж пасивний спосіб. Але несприятливі погодні умови, наявність великої кількості пилу, особливо в відкритому просторі, не дозволяють інсталювати подібні схеми повсюдно.

виготовлення радіаторів

При виборі матеріалу слід керуватися наступними правилами:

• Показник теплопровідності повинен бути не менше 5-10 Вт. Матеріали з більш низьким показником не можуть передати все тепло, яке приймає повітря.
• Рівень теплопровідності вище 10 Вт з технічної точки зору буде надлишковим, що спричинить за собою непотрібні грошові витрати без підвищення ефективності пристрою.

Для виробництва радіаторів, як правило, застосовують алюміній, мідь і кераміку. Випускають прилади на основі пластмаси, розсіює тепло.

алюмінієві пристосування

Радіатор для світлодіодів, що користується найбільшою популярністю, виконаний з алюмінію. Головним мінусом приладу є те, що він складається з ряду шарів. Це неминуче викликає перехідні теплові опори, подолання яких можливо за допомогою додаткових теплопровідних матеріалів: речовин на клею, ізоляційних пластин, матеріалів для заповнення повітряних проміжків.

алюмінієвий радіатор для світлодіодів використовується частіше інших. Він схильний до пресуванні і прекрасно справляється з відведенням тепла.

Для активного рівня охолодження, як правило, потрібно плоский лист з алюмінію, розмір якого не більше, ніж розмір світильника. Лист обдувається вентилятором.

Підходящої температурою для функціонування світлодіода вважається показник 65 ° С. Однак чим нижче температура, тим вище рівень ККД пристрою і більше його ресурс. Оптимальною температурою поверхні радіатора вважається показник 45 ° С, але не вище. Для діода потужністю 1 W треба зробити установку на радіатор з алюмінію. Площа радіатора становить 30-35 см². Радіатор світлодіода 3 W вимагатиме збільшення площі вдвічі і становитиме 60-70 см².

Як радіатора найкраще підходить пристрій з алюмінію як найбільш легке і відносно недороге. При розрахунку приладу для світлодіодних матриць береться пропорція 35 см на 1 W.

Для систем охолодження активного характеру площа радіатора може бути менше в 10 разів. На світлодіод 1 W вистачає 3-3,5 см².

Для прикладу розглянемо радіатор «зірка» для світлодіодів. Пристрій використовується для відведення тепла від світлодіода і являє собою невеликий радіатор. Його основу складає пластина з композитного матеріалу - використаний алюміній, відвідний тепло від світлодіода, і фольга з міді з контактними майданчиками. Радіатор монтують на світлодіоди з високим показником потужності (1-3 Вт).

Радіатори з міді

пристрої містять мідну пластину. Мідь має більш високу теплопровідність, ніж алюміній. Її включення в схему виправдано.

Але в загальному, метал поступається алюмінію в плані ваги і технічних характеристик. Мідь не є податливим металом. Виготовлення пристрою з міді методом пресування є економічним. А обробка різкою залишає велику кількість відходів дорогого матеріалу.

Радіатори з кераміки

Вдалою моделлю є керамічний радіатор для світлодіодів, на який спочатку наносяться траси, які проводять струм. Безпосередньо до них і відбувається подпайкі світлодіодів. Така конструкція відходить тепло в два рази більше в порівнянні з пристроями з алюмінію.

Радіатори з пластмаси

Розсіюють тепло пристрої з пластмаси викликає певний інтерес. І це цілком зрозуміло, тому що вартість цього матеріалу нижче ціни алюмінію, а рівень технологічності вище.

Але рівень теплопровідності звичайної пластмаси не вище 0,1-0,2 Вт / (м·-К). Досягти прийнятної показника вдається за допомогою різних наповнювачів. При заміні радіатора з алюмінію на пристрій на основі пластмаси (рівної величини) рівень температури в області підведення температур піднімається на 4-5%. Виходячи з того що показник теплопровідності теплорассеівающей пластмаси нижче, ніж у алюмінію (8 Вт / (м·-К) проти 220-180 Вт / (м·-К)), робимо висновок: пластик може скласти конкуренцію алюмінію.

Конструктивні особливості радіаторів

Багато хто задається питанням: який радіатор для світлодіода краще?

Існує дві групи модифікацій:

• голчасті;
• ребристі.

Наприклад, радіатор для світлодіода 10W представлений ребристим LED-пристроєм.

Перший вид, як правило, використовується для природного методу охолодження світлодіодів, а другий - для примусового. При однакових показниках габаритів пасивне голчасті пристрій на 70% перевищує ефективність ребристого виду.

радіатори для потужних світлодіодів мають голчастою конструкцією. Вони розраховані на потужні світлодіоди, але це зовсім не означає, що ребристі прилади на основі пластин придатні тільки для функціонування разом з вентилятором. Залежно від геометричних параметрів, вони використовуються і для охолодження пасивного характеру.

Радіатор для світлодіодів будь-якої конфігурації може мати квадратної, прямокутної або круглої форми.

Як розрахувати площу радіатора. Методи отримання точних показників параметрів пристрою

В даному випадку за основу береться ряд важливих факторів:

• показники навколишнього повітря;
• рівень площі розсіювання;
• модифікація радіатора;
• особливості матеріалу, з якого зроблено теплообменівающіхся пристрій.

Але всі ці нюанси потрібні для проектувальника, який займається розробкою тепловідведення.

За основу радіоаматорами, як правило, беруться використані радіатори. Все, що потрібно, - це знання показника максимального розсіювання потужності теплообмінного пристрою.

перший метод

Підрахунок площі проводиться за формулою F = а х Сх (T1 - T2), де Ф є тепловим потоком, а S - площею поверхні радіатора (сума площ всіх ребер або голок і підкладки в кв. М), T1 - показником температури середовища, що відводить тепло, а T2 - температури нагрітої поверхні.

Виробляючи підрахунок площі, слід звернути увагу і на те, що ребро або ж пластина володіє двома поверхнями для відводу тепла.

Розрахунок поверхні голки проводиться по довжині кола (&pi- х D), помноженої на показник висоти.

Для поверхонь, що не зазнали полірування, коефіцієнтом тепловіддачі є показник, що дорівнює 6-8 Вт / (м²·-К).

Другий метод обчислення

Існує й інша проста формула, котра отримана шляхом експериментів.

S = [22 - (M x 1,5)] x W, де S є показником площі теплообмінника, W - підведеної потужністю (Вт), а M - незадіяною потужністю світлодіода.

Для ребристого типу радіатора, зробленого на основі алюмінію, можна використовувати дані, надані інженерами з Тайваню. Дані не володіють точністю, так як вказані в діапазонах з великим показником розбігу. До того ж визначення підходить для кліматичних умов Тайваню. Їх можна брати за основу тільки при проведенні попередніх підрахунків.

Як зробити радіатор своїми руками?

Радіоаматори рідко приймаються за виготовлення теплоотводчіков своїми руками, оскільки цей елемент вимагає особливої відповідальності. Адже даний прилад має вплив на довгострокову службу світлодіода. Але буває так, що майстри вдаються до виготовлення теплообмінника з підручних засобів.

Перший варіант

Конструкція уніфікована. Являє собою коло, який вирізаний з алюмінію. У ньому є надрізи. Отримані сектори злегка відігнуті. В результаті виходить деталь, схожа на крильчатку вентилятора. По осях пристрої відгинаються чотири вусики, службовці кріпленням пристрою. Світлодіод можна закріпити за допомогою термопасти і саморізів.

Варіант 2

Радіатор для світлодіодів своїми руками можна зробити з фрагмента алюмінієвої труби з прямокутним перерізом.

Потрібні матеріали:

• труба розміром 30х15х1,5 мм;
• прес-шайба діаметр якої становить 16 мм;
• термічний клей;
• термічна паста КТП-8;
• Ш-подібний профіль 265;
• саморізи.

Відео: Що буде якщо згорить один з світлодіодів при паралельному підключенні?

Для оптимізації конвенції просверливаются три отвори, діаметр яких дорівнює 8 мм, а в профілі - отвори діаметром 3,8 мм для кріплення за допомогою шурупів.

Світлодіоди приклеюють до труби - основної частини радіатора - за допомогою термічного клею. У місцях, де з`єднуються деталі радіатора, наносять шар термічної пасти КТП-8.

Потім приступають до збірки конструкції за допомогою саморізів з прес-шайбою.

Методи кріплення світлодіодів до радіатора

Світлодіоди прикріплюються до пристрою за допомогою двох методів:

• механічного;
• приклеювання.

Клеять світлодіод термічним клеєм. З цією метою на поверхню з металу наноситься трохи клею, потім на неї садять світлодіод. Для отримання хорошого з`єднання світлодіод придавлюється вантажем до повного висихання клеїть речовини. Але більшість майстрів воліють використовувати механічний спосіб.

В даний час проводяться спеціальні панелі, за допомогою яких можна в найкоротші терміни провести монтаж діода. Деякі моделі передбачають додаткові затискачі для вторинної оптики. Монтаж дуже простий. На радіатор встановлюється світлодіод, потім на нього - панель, яку прикріплюють до основи за допомогою саморізів.

Відео: Радіатор для світлодіодів. Тест на нагрів тепловізором.

висновок

Радіатор охолодження для світлодіодів високої якості став запорукою довговічності пристрою. Тому, підбираючи прилад, слід бути гранично уважним. Краще вдаватися до використання заводських теплообмінників. Вони є в магазинах радіотоварів. Вартість пристроїв висока, зате й монтаж світлодіода на них проходить легко, а захист відрізняється якістю і надійністю.