Și de ce este nevoie?
Împreună cu alte dispozitive semiconductoare nu este un element LED ideală cu o eficiență de 100% (COP). Cea mai mare parte din energia consumată este disipată în căldură. Valoarea exactă depinde de tipul de diodă emițătoare de eficiență și de tehnologia de fabricație. Eficiență LED-uri de joasă tensiune este de 10-15%, în timp ce puterea modernă alb care depășește 1 W valoarea sa ajunge la 30%, ceea ce înseamnă că restul de 70% este cheltuit în căldură.
Oricare ar fi LED, pentru o funcționare stabilă și continuă necesită îndepărtarea constantă de energie termică din cristal, și anume radiatorul. In low-curent funcția radiatorului condus se realizează prin terminale (anod și catod). De exemplu, în 2835, în SMD terminale anod ocupă aproape jumătate din porțiunea inferioară a elementului. În LED-uri de mare putere valoare absolută de disipare de putere de mai multe ordine de mărime mai mare. Prin urmare funcționează în mod corespunzător, acestea nu pot, fără radiator suplimentar. supraîncălzit constantă în emițătoare de lumină de ori cip reduce durata de viață a dispozitivului semiconductor contribuie la buna pierdere de luminozitate la schimbarea lungimii de undă de operare.
Structural, toate radiatoarele pot fi împărțite în trei mari grupuri: placă, tijă și nervuri. În toate cazurile, baza poate fi circulară, pătrată sau dreptunghiulară. Grosimea bazei este de o importanță fundamentală în selectarea, deoarece această porțiune este responsabilă pentru primirea și distribuirea uniformă a căldurii pe întreaga suprafață a radiatorului.
Pe factorul de formă al radiatorului afectează viitorul modul de operare:
- cu ventilație naturală;
- cu ventilație forțată.
un radiator pentru răcirea LED-urile să fie utilizate fără ventilatorul trebuie să aibă distanța dintre marginile de cel puțin 4 mm. În caz contrar, convectia naturala nu este suficient pentru îndepărtarea cu succes a căldurii. Un exemplu frapant este sistemul de răcire al procesoarelor, în cazul în care din cauza distanței ventilator puternic între nervurile redus la 1 mm.
La proiectarea corpurilor de iluminat cu LED-uri importante pus pe aspectul lor, acesta are un impact enorm asupra formei radiatorului. De exemplu, lampa cu LED-uri sistem de îndepărtare a căldurii nu depășește standard în formă de pară. Acest fapt obligă dezvoltatorii să recurgă la diverse trucuri: Folosiți plăcile cu circuite imprimate cu bază de aluminiu, conectarea acestora cu chiuveta corp de căldură cu adeziv topit la cald.
Materiale de fabricație Radiator
În prezent răcire LED-uri de putere produc predominant pe radiatoare din aluminiu. O astfel de alegere este cauzată ușor, low-cost, maleabilitate în procesare și proprietăți termoconductoare bune ale metalului. Montarea unui radiator de cupru al lămpii cu LED-uri în cazul în care dimensiunile justificate sunt extrem de importante, ca de cupru este de două ori mai bine decât disipa caldura din aluminiu. Proprietățile materialelor care sunt cel mai frecvent utilizate pentru răcire LED-uri de mare putere, să ia o privire mai atentă.
aluminiu
- costul ridicat al cuprului;
- prelucrare complexă;
- o masă mare.
Utilizarea unei structuri de răcire din cupru conduce la un cost creștere a lămpii, ceea ce este inacceptabil într-un mediu competitiv.
ceramică
O nouă soluție în crearea de căldură chiuvete de înaltă performanță devin alyumonitridnaya ceramice a căror conductivitate de 170-230 W / m * K. termic Acest material are o rugozitate redusă și proprietăți dielectrice ridicate.
Cu utilizarea de material termoplastic
Deși proprietățile plastice termoconductoare (3-40 W / m * K) mai puțin decât cea a aluminiului, principalele avantaje sunt costuri reduse și ușurința. Mulți producători de lămpi cu LED-uri utilizate pentru fabricarea carcasei din material termoplastic. Cu toate acestea, pierderea concurenței radiatorului de metal termoplastic în proiectarea de lămpi cu LED-uri cu putere mai mare de 10 wați.
Caracteristici de răcire LED-uri de mare putere
După cum sa arătat anterior, pentru a asigura eliminarea eficientă a căldurii din LED-urile pot utiliza organizarea de răcire activă sau pasivă. consumul de energie cu LED la 10 wați este recomandabil să se instaleze pe radiatoare de aluminiu (cupru), ca și parametrii lor de greutate și mărime vor avea valori acceptabile.
Aplicarea unui sistem de răcire pasivă pentru matricele LED 50 W sau mai mult devine dificilă; Dimensiunea radiatorului vor fi zeci de centimetri, iar greutatea va crește la 200-500 grame. În acest caz, merită luat în considerare utilizarea unui radiator compact, cu un ventilator mic. Acest tandem va reduce greutatea și mărimea sistemului de răcire, dar va crea dificultăți suplimentare. Ventilatorul este necesar pentru a asigura tensiunea de alimentare corespunzătoare, precum și să aibă grijă de întrerupere de apărare a lămpii cu LED-uri, în cazul defectării dispozitivului de răcire.
Oricare ar fi radiatorul, este în măsură să ofere un bun, dar nu un bun contact termic cu substratul cu LED-uri. Pentru a reduce rezistența termică la suprafața în contact este aplicată o pastă termoconductoare. Eficacitatea acțiunii sale a dovedit utilizarea pe scară largă a sistemelor de răcire CPU calculator. thermo Calitativ rezistent la întărire și are o viscozitate scăzută. Atunci când este aplicat radiatorul (substrat) este suficient de netedă un strat subțire pe întreaga suprafață de contact. După presare și fixarea grosimii stratului de aproximativ 0,1 mm.
Calculul suprafeței radiatorului
Există două metode de calcul pentru radiator cu LED-uri:
- proiectare, esența care constă în determinarea dimensiunilor geometrice ale structurii, la un interval de temperatură predeterminată;
- deschidere, care implică acționează în ordine inversă, adică atunci când parametrii radiatorului se poate calcula cantitatea maximă de căldură este capabil să disipeze eficient.
Aplicarea unui exemplu particular de realizare depinde de datele de intrare disponibile. În orice caz, calcul exact - este o problemă de matematică complexă, cu o mulțime de opțiuni. În plus față de capacitatea de a utiliza cărți de referință, pentru a lua datele necesare din grafice și pentru a le expune cu formula corespunzătoare ar trebui să ia în considerare configurația de tije sau nervuri ale radiatorului, și orientarea acestora, precum și influența factorilor externi. De asemenea, merită să se ia în considerare calitatea de LED-uri în sine. De multe ori, chinez-a făcut cu LED-uri caracteristicile reale în contradicție cu declarația.
calcul exact
Înainte de a trece la formulele și calculele, trebuie să vă familiarizați cu termenii de bază în domeniul distribuției energiei termice. Conductivitatea termică este transferul de căldură de la corpul fizic mai cald la o mai puțin încălzită. Cantitativ, conductivitatea termică este exprimată ca un factor care indică cât de căldură poate să treacă printr-o unitate de suprafață a materialului atunci când temperatura se modifică cu 1 ° K. În lămpile LED toate părțile implicate în metabolismul energetic, trebuie să aibă o conductivitate termică ridicată. În special, se referă la transferul de energie de cristal la carcasă, și apoi la radiator și aer.
Convectie - de asemenea, un proces de transfer de căldură, care are loc din cauza mișcării moleculare a lichidelor și gazelor. În ceea ce privește lămpile cu LED-uri este de obicei considerat un schimb de energie între radiator și aerul. Acest lucru poate fi o convecție naturală care se produce datorită mișcării naturale a fluxului de aer, sau forțat, din cauza instalării ventilatorului organizate.
La începutul articolului menționat că aproximativ 70% din consumul de energie cu LED-uri consumate în căldură. Pentru a calcula radiatorul pentru LED-ul, cantitatea exactă de energie disipată să știe. Pentru a face acest lucru, se folosește formula:
PT - puterea disipată sub formă de căldură, W;
k - coeficientul care ia în considerare procentul de energie transformată în căldură. Această valoare pentru LED-uri de mare putere se presupune a fi 0,7-0,8;
UBR - tensiune înainte de LED în timpul fluxului de curentul nominal, V;
Ilim - curent nominal, A.
Este timpul pentru a contoriza numărul de obstacole, situate în calea fluxului de căldură de la chip la aer. Fiecare obstacol este o rezistență termică (rezistența termică), notat cu simbolul (Rθ, grad / watt). Pentru claritate, întregul sistem de răcire este reprezentat ca circuitul echivalent al unei conexiuni serie-paralel a rezistentelor termice
Rθjc - termică rezistența la p-n-joncțiune la caz (joncțiune la caz);
Rθcs - termic al radiatorului corp de rezistență (caz surfase radiator);
Rθsa - termică de rezistență la aer radiator (surfase radiator cu aer).
Dacă intenționați să instalați LED-ul de pe placa de circuit imprimat sau de a folosi pasta termică, ar trebui, de asemenea, să ia în considerare rezistența lor termică. În practică, valoarea Rθsa poate fi definit în două moduri.
Rθja - rezistența la p-n-joncțiune-aer;
Tj - temperatura maximă de p-n-tranziție (parametru de referință), ° C;
Ta - temperatura aerului în apropierea radiatorului ° C.
Găsiți programul de „dependență de rezistența termică maximă a curentului continuu.“
După cum este cunoscut Rθsa selectat radiator etalon. În acest pașaport valoare rezistența termică trebuie să fie puțin mai mică decât calculată.
formula aproximativă
Mulți operatori amatori de radio sunt obișnuiți să folosească în produsele lor radiatoarele de casă, rămase din echipamentele electronice vechi. În același timp, ei nu doresc să se îngropa în calcule complexe și să cumpere elemente noi scumpe importate. Ca o regulă, ei sunt interesați doar o singură întrebare: „Cât de mult puterea disipată radiator disponibil din aluminiu pentru LED-uri?“
Propunem utilizarea formulei simplu empirică, care permite obținerea de rezultate acceptabile de calcul: Rθsa = 50 / √S, unde S - suprafața radiatorului în cm2.
Substituind această formulă valoarea cunoscută din suprafața totală radiatorului cu marginile de suprafață (tije) și fețele laterale primesc o rezistență termică.
Admisă puterea disipată este găsit de formula: Pt = = (Tj -TA) / Rθja.
Calculul de mai sus nu se ia în considerare mai multe variabile care influențează calitatea întregului sistem de răcire (orientarea radiatorului, caracteristicile de temperatură ale LED, etc.). Prin urmare, rezultatul obținut este recomandat multiplicată cu un factor de siguranță - 0.7.
Radiator pentru LED-uri cu mâinile lor
teplootvodchiki ieftine samoodelok amatori
Mai ales pentru radioamatori, cărora le place să experimenteze cu diferite materiale pentru a disipa căldura și nu vrea să cheltuiască bani pe produse scumpe gata făcute, vom da câteva recomandări privind căutarea și producția de radiatoare cu propriile lor mâini. Pentru a se răcească linii de benzi cu LED-uri și profil adecvat mobilier rafinat din aluminiu. Acest lucru poate fi ghidul pentru dulapuri sau accesorii de bucătărie, resturile din care pot fi cumpărate de la costul unui magazin de mobilă.
Pentru răcirea matrice cu LED-uri 3-10 radiatoare W potrivesc amplificatoarelor sovietice de tip casetă, care este mai mult decât suficient, la radio, în fiecare oraș. Puteți utiliza, de asemenea, părți ale biroului vechi.
răcire de casa pentru 50 de wați LED-uri pot fi realizate dintr-un radiator al unui ferăstrău cu lanț defecte, mașini de tuns iarba, taiati în mai multe părți. Cumpara aceste piese pot fi în atelierele de reparații pentru prețul de fier vechi. Desigur, puteți uita despre calitatea estetică a lămpii cu LED-uri în acest caz.
- LED-ul (LED-uri) lămpi cu incandescență
- Toate caracteristicile și caracteristicile LED-uri de înaltă luminozitate
- Specificații LED-uri SMD 3528
