Радиатор для светодиодов: Радиаторы, алюминиевые профили и системы охлаждения для светодиодов в Москве

Содержание

Как рассчитать радиатор для светодиода? Охлаждение LED

Расчет радиатора для охлаждения светодиода.

Есть примерные данные Тайваньских специалистов для алюминиевых ребристых радиаторов:

  • 1Вт 10-15кв/см
  • 3Вт 30-50кв/см
  • 6Вт 150-250кв/см
  • 15Вт 900-1000кв/см
  • 24Вт 2000-2200кв/см
  • 60Вт 7000-73000кв/см

Эти данные для пассивного охлаждения светодиодов.

Но эти данные были высчитаны для их климатических условий и все же они примерны т.к. значения не точны, есть разбег в площади.

Для расчета нужно знать следующие параметры:

1. Нужно понимать какой тип радиатора вы собралисьиспользовать:

пластинчатый, штыревой, ребристый

  • Штыревой (игольчатый)

2. Также нужно учитывать материал, из которого состоит радиатор. Чаще всего это медь или алюминий, но в последнее время появились и гибриды.
У гибридов идет встроенная медная пластина, которая соприкасается с рабочим элементом(элементом который требует охлаждения, в данном случае светодиод), далее алюминий.

3. Радиатор рассчитывается не по площади поверхности, а по полезной площади рассеивания.

4. Следующим фактором является, каким способом происходит теплоотвод от рабочего элемента на радиатор, т.е. применена термопаста или термоскотч, или же просто припаян.

5. Полезным будет знать сопротивление кристалл – корпус светодиода

6. Будет ли дополнительное охлаждение радиатора, и какое оно будет:

  • С помощью кулера (небольшого вентилятора):
   
  • Водяное охлаждение:
  
Конечно водяное охлаждение будет более эффективно, нежели просто кулером, но и охлаждение им в зависимости от мощности позволит вам снизить площадь радиатора в 3-5 раз. А с водяным могут возникнуть другие проблемы, как не герметичность системы например.

7. Так же необходимо учитывать и подводимую мощность, т.е. если светодиод будет работать на максимуме своих возможностей, то и в охлаждении он будет нуждаться сильнее, избыточная мощность вовсе будет переходить в тепло, если же в нагрузку снизить, допустим, в половину, то и перегрев будет намного ниже.

Так же следует учитывать место расположения устройства в помещении или на улице оно будет эксплуатироваться.

Так же в интернете есть формула, полученная экспериментальным путем, возможна будет полезна:

S охладителя = (22-(M х 1.5)) х W
S – площадь радиатора (охладителя)
W – подведенная мощность в ваттах
M – оставшаяся не задействованная мощность светодиода

При полученной площади не требуется дополнительного устройства охлаждающего радиатор, охлаждение происходит естественным путем и даст хороший теплоотвод в любых условиях.
Формула применима для алюминиевого радиатора. Для медного же площадь будет снижена почти в 2 раза.

Теплопроводность в Вт / м * °C различных материалов

серебро — 407

медь — 384

золото — 308

алюминий — 209

латунь — 111

платина — 70

олово — 65

серый чугун — 50

бронза — 47-58

сталь — 47

свинец — 35

Радиатор охлаждения для светодиодов – расчеты, как сделать?

Светодиоды, которые появились на рынке радиоэлектроники сравнительно недавно, уже прочно заняли лидерские позиции по отношению к другим источникам света. Они наиболее экономичны в плане расхода электроэнергии, более компактны и удобны в использовании и обладают меньшим выделением тепла.

И все же, насколько бы высокотехнологичным ни был светодиод, повышения температуры при его работе не избежать. К тому же при нагреве подобный LED-элемент в силу своих конструктивных особенностей начинает терять силу светового потока.

Конечно, если это обычный DIP-светодиод с двумя ножками-контактами, ему вполне хватает внешнего охлаждения. Но если взять более мощные элементы, то тут уже стоит задуматься о радиаторе охлаждения для светодиодов, который бы помог отведению тепла от источника света.

Если обратить внимание на подобные устройства охлаждения в магазинах, то можно понять, насколько велика их стоимость. Что же тогда делать?

Остается разобраться, возможно ли самому, своими руками сделать радиатор для определенного светодиода или группы светодиодов, как это выполнить, и насколько это сложно. Вот сейчас мы постараемся решить этот вопрос.

А нужен ли радиатор?

Для начала есть смысл понять, нужен ли охлаждающий радиатор для светодиода и если да, то зачем.

Дело в том, что по эффективности, если брать слаботочные диодные излучатели, их коэффициент полезного действия составляет лишь 15–17%. При этом понятно, что остальная энергия уйдет на выделение тепла. Конечно, КПД более мощных светодиодов (больше 1 ватта) в 2 раза выше, но ведь и энергии они потребляют больше.

Так что любой подобный световой прибор в итоге выделяет некое количество тепла, которое должно куда-то уйти. К примеру, в световом диоде СМД2835 контакт анода составляет чуть меньше половины компонента, он-то и обеспечивает необходимый отток тепла, и это притом, что он является слаботочным. Получается, что он уже с радиатором. А вот мощные светодиоды требуют к себе большего внимания.

При постоянно повышенной температуре кристалла длина волн излучения смещается, в результате чего снижается яркость и сильно уменьшается срок службы.

Выходит, что без радиатора при самостоятельном монтаже схемы с применением мощных светодиодов никак не обойтись.

Существующие виды радиаторов

Радиаторы для светодиодов

Охлаждающие устройства делятся по конструктивным особенностям на 3 основных типа и могут иметь круглую, квадратную или прямоугольную форму, независимо от того, пластинчатый это радиатор, стержневой или ребристый.

Выбирая охладитель или изготавливая его собственноручно, нужно обратить особое внимание на толщину его основания, ведь как раз оно примет на себя основное тепло, которое затем равномерно распределит по другим частям радиатора.

На выбор формы охлаждающего приспособления влияет устройство самого будущего прибора, а именно то, как он будет охлаждаться, будет ли вентиляция принудительной или естественной.

От этого зависит расстояние между пластинами. При условии отсутствия принудительной вентиляции оно не может быть меньше 4 миллиметров. Если же условие не соблюдено, то толку от подобного устройства охлаждения не будет.

А вот форма значения для охлаждения не имеет. Примером могут послужить светодиодные лампы. Проектировщикам приходится, наверное, изрядно потрудиться, придумывая вариант, при котором теплоотвод не будет выходить за размеры и форму самой лампочки, не испортит внешнего вида и при этом эффективно выполнит свою работу. Иногда в таких случаях охлаждающее устройство крепится специальным теплопроводящим клеем непосредственно к печатной плате.

Исходный материал

Для изготовления теплоотвода в наши дни чаще всего используется алюминий. Все дело в том, что этот материал очень удобен для подобных целей, и при этом достаточно дешев. Но если имеют значение габариты изделия, тогда лучше меди вряд ли удастся что-то найти, т. к. она обладает большей проводимостью тепла, а значит и теплоотвод по размеру получится в 2 раза меньше.

Но ведь не только эти два материала подходят для изготовления охлаждающего устройства? Имеет смысл понять, из какого еще сырья можно сделать теплоотвод и в чем их различия.

Алюминий

Алюминиевый радиатор

По уровню теплопроводности средний показатель колеблется в диапазоне от 200 до 240 Вт/м*К, что превышает тот же параметр латуни и железа почти в 3 раза. В основном он зависит от наличия и количества примесей в алюминии. Конечно, это удобный в обработке металл, потому и столь распространен, но все же при условии, что корпус устройства мал, а охлаждение требуется приличное, алюминиевый радиатор уступает меди.

Медь

Показатель данного металла в 2 раза превышает теплопроводность алюминия, уступая пальму первенства лишь такому благородному металлу, как серебро, и составляет 400 Вт/м*К. Но при том, что медь так хорошо охлаждает, такие радиаторы встречаются довольно редко. Все дело в том, что она довольно дорога, если сравнивать с алюминием, да к тому же сложна в механической обработке и имеет большую массу.

Медный радиатор

Получается, если в лампу на светодиодах устанавливать медные охладители, то возрастет его цена, а это неприемлемо, т.

к. в итоге фирма в условиях жесткого рынка станет неконкурентоспособна.

Керамика

Параметр теплопроводности близок к параметрам алюминия и составляет 175–235 Вт/м*К. Удобна керамика тем, что сама является диэлектриком, что немаловажно в электронных и электрических схемах.

И все же при подобной теплопроводности она проигрывает другому, очень удобному в обращении материалу.

Термопластик

Конечно, параметры теплопроводности термопластика немного ниже, чем у алюминия (от 5 до 40 Вт/м*К), но у него есть некоторые преимущества. Помимо диэлектрических свойств он еще очень легок и имеет низкую стоимость. Только вот при проектировке ламп на светодиодах мощнее 10 ватт он явно проигрывает алюминию и меди.

Охлаждение светодиодов большой мощности

Конечно, светодиоды, имеющие мощность выше 10 Вт и ниже 50 Вт, нет смысла обеспечивать принудительной вентиляцией – с их охлаждением могут вполне справиться радиаторы из меди или алюминия. А вот при большей мощности это становится проблематичным. Конечно, нет ничего невозможного, но имеет ли смысл оставлять естественное охлаждение при высокой мощности прибора, если вес только охлаждающего устройства будет 400 грамм и более?

В таком случае придется поразмышлять, как скомпоновать радиатор с небольшим кулером. Конечно, это создаст некоторые затруднения в плане оборудования отсечения питания в случае выхода из строя вентилятора, а также и его питания, но зато поможет снизить вес светодиодного светильника.

Выходит, что человек ставится перед выбором – либо тяжелый и габаритный, но сравнительно дешевый охлаждающий элемент, либо установка компактного радиатора, имеющего малый вес, с кулером, устройством питания и автоматикой отключения.

На это можно сказать, что как бы ни было хорошо устройство охлаждения, оно не обеспечит идеального теплового сопротивления. Вот как раз для его снижения и применяется специальная термопаста. Практическим опытом обосновано, что она достаточно эффективна, а потому и применяется повсеместно и в компьютерной технике, и в бытовой электронике. Если она хорошего качества, то у нее будет низкая вязкость и хорошая устойчивость к затвердеванию при повышении температуры.

 

Радиатор с кулером

Площадь элемента охлаждения

Рассчитать площадь охлаждающего элемента для светодиодной лампы можно двумя способами – проектным и поверочным.

Суть проектного состоит в том, чтобы определить геометрические размеры охлаждаемого прибора, а поверочный способ – действие от обратной точки, т. е. зная возможности радиатора по его размерам, нужно высчитать, на какой объем теплообмена он будет способен.

Конечно, решать, какой из вариантов наиболее приемлем, нужно отдельно в каждом конкретном случае, исходя из имеющихся данных, но при любом выборе необходимо понимать, что требуется решение точной математической задачи с формулами и множеством неизвестных. К тому же, кроме справочной литературы понадобятся данные графиков с подставлением к ним необходимых формул, а также учет не только размера и направленности решетки, которую имеет теплоотвод, но и внешних влияний.

А еще имеет смысл учесть страну-производителя светодиодов, т. к. китайцы часто «радуют» несоответствием заявленных характеристик реальным.

Формула расчета радиатора

Это естественно, что многим не хочется из-за пары приборов вникать в столь сложные дебри формул и таблиц, которых нужно пересмотреть огромное множество. Но как сделать расчет? Существует более упрощенный вариант вычислений. Конечно, он немного поверхностен и не учитывает некоторых факторов, но все же рассчитать размеры теплоотводящего элемента, хоть и примерно, поможет.

Если принять то, что S в данной формуле является площадью охлаждающего элемента (в кв. см), то выглядеть она будет следующим образом: Rθsa = 50/√S.

Необходимо подставить в нее площадь радиатора, не забывая учесть и ребра, и боковые грани, и можно получить данные элемента охлаждения по его теплопроводному сопротивлению.

Ну а по следующей формуле можно вычислить параметры мощности рассеивания: Pт = (Tj-Ta)/Rθja.

Т. к. это наилегчайший способ вычисления, и он не учитывает множество нюансов, то получившиеся данные можно смело умножить на погрешность, т. е. на 0.7.

Радиаторы для светодиодов

Мы поставляем широкий спектр радиаторов охлаждения для светодиодного охлаждения. Игольчатые радиаторы очень хорошо подходят для конвекционного охлаждения из-за большой площади поверхности. Стандартные диаметры варьируются от 32 до 160 мм. Также в соответствии с вашими проектами радиаторы для светодиодов могут быть изготовлены из алюминия или меди, и различных форм, включая круглые, продолговатые, квадратные и прямоугольные.

Радиаторы, которые мы представляем, изготовляются методом ковки, в результате чего они обладают уникальными преимуществами для светодиодного охлаждения. При процессе ковки используется высокое давление для формирования материала, обеспечивается контроль над зерном структуры, в итоге тепловые характеристики данных радиаторов гораздо лучше, чем у аналогов.

Радиаторы для светодиодов поставляются под заказ в сроки 3-5 недель в минимальном количестве от 10 шт.

Все тепловые сопротивления (Rth) протестированы для естественной конвенции. По запросу возможно предоставление более подробного описания от производителя.

Дополнительные модели радиаторов для светодиодов смотрите в каталоге

Радиатор MP32 (диаметр 32 мм)

Модель No. Длина (мм) Толщина (мм) Вес (грамм) Rth ( oC/Вт )
MP 32-20 20 3 12.67 10.58
MP 32-25 25 3 15.83 9.75
MP 32-30 30 3 19.00 9.27
MP 32-35 35 3 22.17 8.14

 

Радиатор MP39 (диаметр 39 мм)


Модель No. Длина (мм) Толщина (мм) Вес (грамм) Rth ( oC/Вт )
MP 39-20 20 3 19.33 7.68
MP 39-25 25 3 24.17 7.10
MP 39-30 30 3 29.00 6.62
MP 39-35 35 3 33.83 6.32

 

Радиатор MP40 (диаметр 40 мм)


Модель No. Длина (мм) Толщина (мм) Вес (грамм) Rth ( oC/Вт )
MP 40-20 20 10 39.00 7.23
MP 40-25 25 10 42.00 6. 83
MP 40-30 30 10 45.00 6.47
MP 40-35 35 10 48.00 6.16
MP 40-40 40 10 51.00 5.90
MP 40-50 50 10 57.00 5.67
MP 40-60 60 10 63.00 5.45
MP 40-70 70 10 69.00 5.25

 

Радиатор MP46 (диаметр 46 мм)


Модель No. Длина (мм) Толщина (мм) Вес (грамм) Rth ( oC/Вт )
MP 46-20 20 3 26.00 6.21
MP 46-25 25 3 32. 50 5.53
MP 46-30 30 3 39.00 4.86
MP 46-35 35 3 45.50 4.62

 

Радиатор MP60 (диаметр 60 мм)


 

Модель No. Длина (мм) Толщина (мм) Вес (грамм) Rth ( oC/Вт )
MP 60-20 20 10 89.00 6.08
MP 60-25 25 10 95.00 5.69
MP 60-30 30 10 101.00 5.35
MP 60-35 35 10 107.00 5.03
MP 60-40 40 10 113.00 4. 78
MP 60-50 50 10 125.00 4.55
MP 60-60 60 10 137.00 4.33
MP 60-70 70 10 149.00 4.11

 

Радиатор MP80 (диаметр 80 мм)


Модель No. Длина (мм) Толщина (мм) Вес (грамм) Rth ( oC/Вт )
MP80-30 30 10 179.00 4.23
MP80-40 40 10 201.00 3.66
MP80-50 50 10 223.00 3.43
MP80-60 60 10 245.00 3.20
MP80-70 70 10 267. 00 2.97

 

Радиатор MP100 (диаметр 100 мм)


Модель No. Длина (мм) Толщина (мм) Вес (грамм) Rth ( oC/Вт )
MP100-30 30 10 280.00 3.11
MP100-40 40 10 314.00 2.54
MP100-50 50 10 348.00 2.30
MP100-60 60 10 382.00 2.08
MP100-70 70 10 416.00 1.83

 

Радиатор MP120 (диаметр 120 мм)


Модель No. Длина (мм) Толщина (мм) Вес (грамм) Rth ( oC/Вт )
MP120-30 30 10 400. 00 2.51
MP120-40 40 10 450.00 2.08
MP120-50 50 10 500.00 1.89
MP120-60 60 10 550.00 1.70
MP120-70 70 10 600.00 1.50

 

Радиатор MP140 (диаметр 140 мм)


Модель No. Длина (мм) Толщина (мм) Вес (грамм) Rth ( oC/Вт )
MP140-30 30 10 550.00 1.90
MP140-40 40 10 615.00 1.62
MP140-50 50 10 680. 00 1.47
MP140-60 60 10 745.00 1.33
MP140-70 70 10 810.00 1.17

 

Радиатор MP160 (диаметр 160 мм)


Модель No. Длина (мм) Толщина (мм) Вес (грамм) Rth ( oC/Вт )
MP160-30 30 10 715.00 1.30
MP160-40 40 10 800.00 1.16
MP160-50 50 10 885.00 1.06
MP160-60 60 10 970.00 0.95
MP160-70 70 10 1055. 00 0.84

Как рассчитать радиатор для светодиода

Для мощных светодиодов обязательно требуется теплоотвод, поскольку величина рассеиваемой мощности в них на порядок больше, чем в обычных, таких как SMD 2538, SMD 5630 и SMD5730 и пр. Причина и в том, что перегрев сокращает срок службы диода. В результате он плавно теряет свою яркость.

Для охлаждения традиционно используют радиаторы. Холодные частицы воздуха нагреваются от его нагретой поверхности и устремляются вверх. На их место приходят новые холодные массы, и цикл повторяется.

Существует два способа охлаждения светодиода:

  • Пассивное. Это и есть охлаждение с помощью радиатора. Его главным преимуществом считается отсутствие шума и минимум требований к обслуживанию.
  • Активное. Отличается от предыдущего вида улучшенным отводом тепла за счет применения внешней силы. Простейший вариант активного охлаждения – сочетание радиатора с кулером. В сравнении с пассивной системой оно более компактное, но при этом кулер может издавать шум.

Какой радиатор нужен для светодиода

У материала, из которого изготовлен радиатор, должна быть теплопроводность не менее 5-10 Вт. При меньшем значении прибор не сможет эффективно отводить все тепло, поскольку окружающий воздух может принять не более 5-10 Вт с единицы поверхности. При этом значение теплопроводности выше 10 Вт нерационально, поскольку эффективность радиатора от этого не увеличится.

Радиаторы различаются по материалу изготовления. Существуют разные модели:

  • Алюминиевые. Наиболее распространенные, хорошо справляются с отводом тепла. Минусом считают многослойность конструкции, из-за чего в конструкцию приходится добавлять дополнительные токопроводящие материалы.
  • Медные. Теплопроводность меди больше, чем алюминия, но она уступает ему по легкости и технологичности (медь – менее податливый материал).
  • Керамические. Представляют собой подложки с токоведущими трассами, к которым припаивают светодиоды. В сравнении с металлическими отводят примерно в 2 раза больше тепла.

В конструктивном плане существует три типа радиаторов для светодиодов:

  • Пластинчатый. Представляет собой комплекс пластин, соединенных несколькими трубками.
  • Ребристый. Используется для принудительного (активного) охлаждения светодиодов.
  • Штыревой (игольчатый, стержневой). Применяется в основном для естественного охлаждения светодиодов. Считается, что при равных размерах пассивный игольчатый радиатор на 70% эффективнее ребристого.

Радиатор любой конструкции может иметь квадратную, круглую или прямоугольную форму. Конкретный вид выбирают в зависимости от потребностей в мощности системы охлаждения.

Как рассчитать радиатор для светодиода

Расчет радиатора для светодиода осуществляется не по площади поверхности, а по полезной площади рассеивания. Чем она больше, тем интенсивнее устройство будет передавать тепло воздуху. Еще необходимо учитывать подводимую мощность. Если светодиод будет использоваться на полную мощность, то и в охлаждении он будет нуждаться сильнее. Не менее важно учитывать, где устройство будет расположено: на улице или в помещении.

Методика профессионального расчета учитывает несколько важных факторов:

  • показатели окружающего воздуха;
  • модификация радиатора;
  • материал теплоотводчика;
  • площадь рассеивания.

Но такие характеристики учитываются обычно проектировщиками, которые разрабатывают теплоотвод. В бытовых условиях можно воспользоваться более простой формулой. Она предполагает вычисление максимальной рассеиваемой мощности теплообменника.

Ф = а · S · (Т1 – Т2),

где Ф – величина теплового потока, S – площадь поверхности радиатора (всех теплоотводящих поверхностей), Т1 и Т2 – температура среды, отводящей тепло, и температура нагретой поверхности соответственно, а – коэффициент теплоотдачи (условно принимается 6-8 Вт/м2·К).

При расчете площади поверхности теплоотводчика нужно учитывать следующее:

  • У пластинчатых и ребристых радиаторов есть 2 поверхности для отвода тепла, поэтому в формуле это будет не S, а 2S.
  • У игольчатых радиаторов площадь поверхности теплоотвода определяется как длина окружности (π · D), которую умножили на высоту (H).

Есть более простая формула расчета площади радиатора для светодиода, которая популярна среди пользователей интернета как экспериментальная. Она применима для алюминиевых радиаторов и выглядит следующим образом:

Sох = (22 – (М · 1,5) · W,

где Sох – площадь охладителя, М – не задействованная мощность светодиода (Вт), W – подведенная мощность (Вт). Получаемой по формуле площади достаточно для естественного охлаждения светодиода без применения кулера. Применяя формулу для расчета медного радиатора, площадь необходимо уменьшить в 2 раза.

Можно не производить расчет радиатора охлаждения светодиода, а воспользоваться усредненными данными, которые отражают зависимость площади от мощности. Для алюминиевых радиаторов актуальны следующие значения:

  • 1 Вт – 10-15 см2;
  • 3 Вт – 30-50 см2;
  • 10 Вт – 1000 см2;
  • 60 Вт – 7000-7300 см2.

Указанная площадь радиатора светодиода имеет достаточно большой разброс, поэтому данные считаются приблизительными, что нужно учитывать при выборе подходящего устройства.

Радиаторы для светодиодов LED, Прокладка теплопроводящая, Плата STAR для светодиодов

Вес

125г 300г 490г 600г 85г

Высота

10мм 12.5мм 12мм 14мм 15мм 16.5мм 18.5мм 20мм 25мм 27мм 30мм 33.3мм 37.5мм 40мм 45мм 50мм 6.5мм 60мм 80мм

Диаметр

105мм 110мм 120мм 125мм 165мм 170мм 20мм 26мм 32. 5мм 32мм 33мм 35мм 36.5мм 36мм 40мм 45.7мм 45мм 50мм 52мм 54мм 60мм 70мм 80мм 85мм 99мм

Длина

14.5мм 24мм 25мм 28.5мм 28мм 29мм 32мм 36мм 40мм 41.5мм 50мм 51.5мм 51мм 70мм

Исполнение

анодированный

Материал

алюминий

Назначение

CL-L103 CL-L103, CL-L104 CL-L233 CL-L251 CL-L330 CL-L340 CLL020, CLL022 CLL030, CLL032 CLL030, CLL032, CLL040, CLL042 CLL040, CLL042 NX2001 SSLCS-CM012 SSSLS-CM012

Напряжение питания

12В DC

Номинальный ток

30мА 40. ..67мА 46…58мА 46мА 58мА 82мА

Применение

Bridgelux Vero 29 Fortimo SLM Zhaga B3 Tridonic для диод LED для светодиодов для светодиодов 1Вт для светодиодов 38Вт для светодиодов 3Вт — 5Вт для светодиодов 48Вт для светодиодов 60Вт

Размер вентилятора

Ø100×76.7мм Ø103.9×41.4мм Ø117.5×42мм Ø118×57мм Ø118×58мм Ø134×42мм Ø137.5×46.8мм Ø138×56.3мм Ø74.5×42.3мм Ø87×57мм Ø87×76.7мм

Серия

SynJet

Тепловое сопротивление

0.0045К/Вт 0.021К/Вт 0.11К/Вт 0.23К/Вт 0.55К/Вт 0.75К/Вт 0.94К/Вт 10.32К/Вт 10.46К/Вт 10.79К/Вт 11.04К/Вт 11.62К/Вт 12. 28К/Вт 12.66К/Вт 12.88К/Вт 13.87К/Вт 14.3К/Вт 15.23К/Вт 15.71К/Вт 16.9К/Вт 17.5К/Вт 17.6К/Вт 18.15К/Вт 2.05К/Вт 2.1К/Вт 2.25К/Вт 2.28К/Вт 2.2К/Вт 2.3К/Вт 2.4К/Вт 2.7К/Вт 2К/Вт 3.2К/Вт 3.7К/Вт 4.05К/Вт 4.7К/Вт 5.28К/Вт 5.2К/Вт 5.37К/Вт 5.3К/Вт 5.4К/Вт 5.54К/Вт 5.6К/Вт 5.7К/Вт 5.8К/Вт 6.32К/Вт 6.3К/Вт 6.41К/Вт 6.95К/Вт 8.11К/Вт 8.26К/Вт 9.77К/Вт

Тип аксессуаров для светодиодов

плата STAR для светодиодов

Тип прибора

охлаждающий модуль

Тип радиатора

цельнолитой штампованный

Тип теплопроводней прокладки

алюминиевая графитовая силиконовая

Уровень шума

22дБА

Характеристика

посмотрите

Цвет

черный

Ширина

14мм 18. 5мм 19мм 20мм 25мм 26.5мм 28.5мм 28мм 29мм 32мм 36мм 40мм 41.5мм 50мм 51мм 70мм 8мм

Производитель

FISCHER ELEKTRONIK KUNZE MECHATRONIX NUVENTIX INC OPTOFLASH OPTOSUPPLY

Фильтровать

Алюминиевый радиатор для светодиодов — материалы и расчет

Алюминиевый радиатор для светодиодов является некой прослойкой, защищающей от излишнего перегрева. Это то средство, которое отводит излишнее напряжение и позволяет даже мощным лампам доходить до накаливания. Использование компонента гарантирует долгий эксплуатационный срок осветительного прибора.

Материалы для изготовления и разновидности

Алюминий, без сомнения, самый легкодоступный и простой материал для создания радиаторов. Могут также использоваться:

— Медь. Уступает алюминию в пластичности и легкости конструирования. Обладает высокой теплопроводностью;

— Керамические подложки. Способна отвести тепло в два раза больше, чем металлические конструкции;

— Токоотводящий пластмасс. Низкая теплопроводность, но возможность легко заменить на новую. Обладает низкой стоимостью.

Алюминиевые радиаторы для светодиодов на данный момент, считаются популярнейшими из-за низкой стоимости, высокого качества и надежности. Конструировать из такого материала можно самостоятельно. Важно, правильно провести расчет площади и установить элемент в соответствии с конструкцией светильника.

Конструктивно, компонент также делят на игольчатые и ребристые. Первая разновидность более эффективна и устанавливается на большинстве светильников. Может быть разной формы, начиная от круглых и заканчивая квадратными. При покупке, подбираются те, которые соответствуют типу осветительного прибора.

Как спроектировать радиатор?

Пользуясь расчетом площади радиатора, можно создать требуемый тип компонента. Элементарная база поможет воссоздать эффективный токоотводящий элемент, определить максимальный объем возможных потерь. Не беря во внимание основные показатели, получится некачественный и малоэффективный источник света. В список необходимых параметров входит:

— Свойства материала, из которого сделан теплообменник;

— Особенности окружающей среды: температура, уровень влажности;

— Площадь рассеивания;

— Модификация устройства: площадь поверхности

Правильно подсчитать показатели поможет формула:

Тп (тепловой поток) = А (показатель теплоотдачи) * П (площадь поверхности радиатора) *(Т среды – Т нагретой поверхности)

А – для неполированных поверхностей находится в пределах от 6Вт (м2К) до 8.

Такие вычисления помогут подобрать и создать радиатор с заданными параметрами. Созданная запчасть может использоваться абсолютно в любых условиях, которые были указаны в расчете. Система охлаждения для светодиодов редко изготавливается даже радиолюбителями, ведь от этого компонента зависит дальнейшая функциональность устройства.

Как сделать своими руками?

Самым простым образцом для будущего радиатора является круг. Его вырезают из листа тонкого алюминия и делают надрезы по кругу (прямые, сходящиеся к центру, но не разрезающие заготовку). В зависимости от толщины, актуальными будут ножницы по металлу.

Следующие шаги:

— Слегка согнуть каждый сектор, чтобы образец был похож на вентилятор.

— Чтобы закрепить на корпусе лампы, удаляются четыре сектора по разным сторонам. В зависимости от количества вырезанных элементов и размера самой заготовки, на каждой стороне должно остаться по четыре сектора. Их разделяет только отсутствие одного компонента.

— Светодиоды можно закрепить при помощи термопасты

Для изготовления теплоотвода отлично подойдет мебельный алюминий. Его можно найти от направляющих шкафов-купе или же кухонной фурнитуры. Является недорогим и простым способом, как создать радиатор. На радиорынках можно приобрести старые модели, взятые из магнитофонов и усилителей.

Заключение

Создание радиатора своими руками требует соответствующего инструмента и навыков. Самостоятельно рассчитав необходимый размер, можно сконструировать теплоотвод с требуемыми для лампы параметрами. Если нет нужного материала – радиатор всегда можно приобрести в магазинах или в специальных торговых точках. Разнообразие материалов заставит будущего конструктора задуматься, относительно эффективности и возможности эксплуатации. Поделитесь информацией в социальных сетях, чтобы знать, как правильно изготавливать радиаторы для светодиодов.

Светодиод нового поколения COB LED 50W 220V с питанием от сети 220В

На рынке уже появилось множество светодиодов со встроенным драйвером. Для того чтобы посмотреть что это за зверь, я решил приобрести его и посмотреть в живую. Данный светодиод мне понравился больше чем светодиод из прошлого обзора на 5 ватт, не только из-за яркости, но и нагревается он гораздо меньше. Считаю, что данный светодиод неплохое и простое решение осветить не жилое помещение своими руками
Полученный мной светодиод имеет огрехи в поверхности, что говорит о том, что заливка светодиода идет ручным способом. Впрочем, поверхность более чем аккуратная. Все силовые части спрятаны под слоем силиконового компаунда для защиты схемы от внешней среды.
Силовая часть выполнена на расстоянии от самого светодиода, что уменьшает дополнительный ее разогрев при работе светодиода.



Из минусов так же стоит отметить, что компаунд нанесен не равномерно. Если сверху светодиода кристаллы через компаунд еще как-то видны, то с другого нижнего угла кристаллы трудно различимы. Впрочем на яркость это никак не влияет. А вот на разницу температур нагрева светодиода эта маленькая проблема влияет заметно.

Общий вид светодиода:



Для включения светодиода я буду использовать пассивное охлаждение, а именно радиатор размерами 122х180х38 Российского производства.

Для начала я решил измерить какая будет температура кристаллов светодиода в разных точках, где толщина компаунда разная. Ну и для интереса при этих замерах буду дополнительно замерять температуру радиатора. Для замера температуры в двух точках я использую два одинаковых мультиметра с новыми термодатчиками.
Тут можно глянуть в каких точках я буду замерять температуру и какие данные я получил на приборах




Данные, которые я собрал при замерах температуры:
Замер температуры в трех точках светодиода с интервалом по 5 минут.

температура в верхней точке: радиатор -40, светодиод -66

температура в нижней точке: радиатор -40 светодиод — 52

температура в центральной точке: радиатор -42 светодиод -110

Температура драйвера через час: радиатор -80 драйвер -85
в первых двух точках температура за час работы повышается до 100-120 градусов, в зависимости от напряжения в сети.

Полученная мощность светодиода по замерам, при разном входном напряжении сети.
I — 0.17 — 0.24 ампер

U- 180 — 240 вольт

Power — 30 min — max 57 ватт
Соответственно, чем выше напряжение сети и чем меньше температура радиатора, тем выше ток питания светодиода, и выше яркость светодиода.
Наблюдая за светодиодом при разном входном напряжении, когда яркость то падает, то яркость повышается. Сразу вспомнилось лампа накаливания. При входном напряжении 210-240 вольт скачки в яркости не замечены.
Пару слов про драйвер светодиода, он выполнен на noname микросхеме 1627, к сожалению, найти мануал на данный драйвер не получилось. Поэтому, кроме как у него есть термозащита, я больше ничего сказать по нему не могу.
Что касаемо пульсаций, они есть частота 100 герц. Могу предположить что данный драйвер работает по тому же принципу что и у светодиода на 5 ватт из предыдущего обзора. Единственное его схема подключения различается. Резисторы тут установлены на маленькое сопротивление.

В общем Подведем выводы:

По минусам:
Нужен большой радиатор, или активное охлаждение
Перепады по мощности при скачках напряжения.
Маленький срок службы всего 3000 часов и более если повезет
Высокая температура.
Цена

По плюсам:
Простота подключения.
Контроль температуры. — Не сгорел без радиатора при превышении температуры, (сработала защита.)

Мое мнение: Светодиод неплохой, работает лучше чем 5 ваттный. Для жилых помещений, я бы его не рекомендовал из за скачков яркости, но для каких то проходных помещений, неплохое решение. На светодиоде установлен предохранитель, в виде одно омного сопротивления, что можно тоже отнести к плюсу.
Ну и моя версия обзора кому интересно могут посмотреть тут:
видео тут

Радиаторы

Тепловая нагрузка

30 Вт

Оптимизирован для

Совместимость продуктов

Тепловая нагрузка

40 Вт

Оптимизирован для

Совместимость продуктов

Тепловая нагрузка

70 Вт

Оптимизирован для

Совместимость продуктов

Тепловая нагрузка

85 Вт

Оптимизирован для

Совместимость продуктов

Что такое светодиодные радиаторы? Как это влияет на производительность Grow Light

Если вы вообще знакомы со светодиодным освещением, вы, вероятно, слышали, что одно из его самых больших преимуществ заключается в том, что они выделяют мало тепла. На самом деле, часто сторонники светодиодов заходят так далеко, что говорят, что светодиоды «не нагреваются».

Эти утверждения имеют некоторую обоснованность. Благодаря конструкции светодиодных фонарей они приятны на ощупь. Они не выделяют тепло в виде инфракрасного излучения, как HID лампы.

При этом ни один источник света не производит нулевого тепла.

Принципиальное отличие светодиодного освещения от других вариантов освещения заключается в том, что в случае светодиодов тепло вырабатывается самим светодиодным устройством. Скачки внутренней рабочей температуры не окажут негативного воздействия на среду выращивания.Однако они могут повлиять на общий срок службы ваших светильников.

Лучший способ решить эту проблему — использовать радиатор. Большинство производителей светодиодов продают светодиодные лампы со встроенным радиатором. Ниже мы рассмотрим, что такое радиатор, как он работает и какие конструкции лучше всего подходят.

Что такое температура перехода?

При исследовании радиаторов вы обязательно услышите слово «температура перехода». Проще говоря, температура перехода — это внутренняя температура ваших светодиодных фонарей.Полупроводники внутри светодиодных ламп — это то, что производят и излучают свет. Хотя полупроводники являются жизненно важным компонентом светодиодов, именно они в конечном итоге производят тепло внутри устройств.

Термическое сопротивление — то, что определяет теплоизоляцию любого материала, например полупроводника, — определяет, насколько горячими будут нагреваться ваши светодиоды и как быстро. Более высокое тепловое сопротивление может вызвать более высокую внутреннюю температуру, что может привести к потере света. Светодиоды высокой мощности могут легко достигать высоких температур перехода.

На температуру перехода может влиять множество факторов. Лампы, которые работают 24 часа в сутки, естественно, производят более высокие температуры на стыке, чем огни, которые иногда выключаются или значительно приглушены. Температура окружающей среды в помещении также может вызывать колебания температуры перехода. Хотя вы можете управлять этими факторами, вашим фарам в конечном итоге потребуется дополнительная помощь для эффективного отвода тепла.

Управление температурой, то есть контроль теплового сопротивления и, следовательно, температуры перехода, жизненно важно для долговечности светодиодного освещения.Здесь в игру вступают радиаторы.

Что такое радиатор?

Радиатор — это металлический блок, помещенный внутри лампы для выращивания растений. Радиаторы поглощают тепло, выделяемое светодиодами, и излучают его обратно в окружающий воздух. Это обеспечивает относительно стабильную температуру перехода и оптимальную температуру. Это предотвращает перегрев и увеличивает срок службы вашего светодиодного светильника.

На рынке представлены различные типы радиаторов, часто с разбивкой по материалам (например,например, алюминиевые радиаторы) или формы (например, ребристые радиаторы). Тип радиатора, который вам нужен, во многом зависит от конструкции вашей светодиодной лампы. Мы более подробно рассмотрим это ниже.

Какие материалы делают лучший радиатор?

В большинстве светодиодных светильников используется алюминий из-за его отличной теплоотдачи и простоты изготовления. Медь также используется в критических приложениях, но она намного дороже.

Важен ли вес радиатора?

В целом, чем больше материала используется в радиаторе, тем выше эффективность охлаждения.В высококачественных светодиодных светильниках для выращивания растений используются тяжелые алюминиевые радиаторы, которые составляют большую часть веса светильника. В дешевых светодиодных светильниках, особенно из Китая, будет использоваться гораздо меньше алюминия, так как это довольно дорого. Эти более дешевые светодиоды будут нормально работать при первом подключении. Однако чем выше рабочая температура, тем меньше срок службы светодиодов. При выборе высококачественного лёгкого растения вес имеет значение!

Светодиодные фонари редко просто закорачивают или перегорают, как это часто бывает в HID-лампах. Отсутствие радиатора или очень легкий радиатор вряд ли сразу вызовет проблемы. Фактически, вы часто можете пройти несколько циклов выращивания без каких-либо ощутимых проблем. Ваши светодиоды будут работать более или менее должным образом, а ваши светильники останутся прохладными на ощупь.

Итак, зачем тогда вам нужен радиатор ? Высокая температура перехода оказывает постепенное, но значительное влияние на ваши светодиодные фонари. В долгосрочной перспективе без надлежащего управления температурой освещение будет работать все менее и менее эффективно.Это может незначительно, но существенно повлиять на урожайность.

Когда температура перехода постоянно слишком высока, светодиоды излучают меньше фотонов и сдвигают свою длину волны на выходе. В результате свет больше не будет обеспечивать свой рекламируемый спектр. Вы можете идеально организовать свою установку и при этом не получить желаемых результатов.

Короче говоря, каждый садовод — даже садовод-любитель — должен убедиться, что радиаторы эффективны и эффективны для отвода тепла и увеличения срока службы вашего прибора. Большинство светодиодных светильников для выращивания растений будут поставляться с радиатором, но существует множество вариантов, которые повлияют на долгосрочную работу светодиодного светильника.

Как выбрать радиатор?

В Интернете есть много статей о расчетах, необходимых для выбора радиатора. Хотя вы можете сделать это самостоятельно, мы не рекомендуем этого делать.

Расчет правильного размера зависит от таких факторов, как мощность светодиодов, количество подключаемых светодиодов и температура окружающей среды.Однако этот всего лишь определяет размер вашего радиатора. Вы также должны учитывать такие факторы, как форма и отделка.

Быстро усложняется. Выбор радиатора лучше доверить профессионалам. Неправильно установленный радиатор будет неэффективен для управления температурой, что вызовет те же долгосрочные проблемы, что и отсутствие радиатора вообще.

Вентилятор или нет?

Многие радиаторы работают без вентиляторов и движущихся частей (пассивное охлаждение). Это допустимый вариант, если поверхность достаточно велика, а вес радиатора достаточен для охлаждения светодиодов. Внимание: именно здесь многие дешевые светодиодные светильники экономят на стоимости. Другой вариант — использовать вентилятор для охлаждения радиатора (активное охлаждение). Это решение, используемое в большинстве компьютеров и электронных устройствах с высокой температурой нагрева. Это может быть очень жизнеспособным вариантом, когда из-за светодиодов высокой мощности выделяется сильный нагрев, а площадь поверхности не может быть достаточно большой для охлаждения светодиодов. В этих случаях убедитесь, что срок службы вентиляторов такой же, как и у светодиодов.В California Lightworks мы используем как активные, так и пассивные системы охлаждения, чтобы обеспечить максимальную производительность и долгий срок службы.

Короче говоря, с хорошим светодиодом и подходящим радиатором с вентиляторами или без них вы должны получить долговечный прибор, который будет работать годами без потери светоотдачи или смещения спектра.

Радиаторы: итоги

Радиаторы — жизненно важная часть хорошей светодиодной системы освещения. Светодиодные лампы не производят внешнего тепла, но ни один источник света не является без тепла.Температуры перехода светодиодных ламп со временем могут привести к их потере эффективности. Это сокращает общий срок службы вашего светильника и может отрицательно повлиять на конечный урожай.

В California Lightworks мы стремимся обеспечить производителей на всех уровнях необходимыми инструментами для процветания. Если у вас есть какие-либо вопросы о радиаторах или других проблемах, связанных с освещением, не стесняйтесь обращаться сюда.

Выбор подходящего радиатора для области применения от Fischer Elektronik — LED professional

Существует прямая связь между температурным воздействием и сроком службы электронных компонентов.Уровень окружающей температуры, частота и скорость изменений температуры, а также температура, создаваемая в проводниках из-за потока электричества при более высоких плотностях мощности, вызывают сбои в работе электроники в различных областях применения. Если максимальная рабочая температура, указанная в технических характеристиках производителя, превышена, это вызывает сбои в работе, а превышение допустимой предельной температуры приводит к разрушению полупроводника.

Физические основы

Физические процессы в полупроводниковом слое создают потери мощности, которые преобразуются в потери тепла.Живой полупроводник создает «тепловые потери» из-за электрического сопротивления, которое возникает в результате столкновений электронов и атомов при переключении бинарных режимов. Сдвиг заряда, связанный с частотой, увеличивает потребность в энергии и, таким образом, вызывает эту «потерю тепла». Чем чаще выполняется переключение, тем больше выделяется тепла. Обычно применяется следующее правило: при каждом повышении температуры на 10 ° C ожидаемый срок службы электронных компонентов и систем сокращается прибл. 50%.Этот факт ясно показывает, что эффективное управление теплом неизбежно. Самый простой способ ограничения температуры — в соответствии с принципом увеличения поверхности охлаждаемого компонента с помощью подходящей среды, например, теплоотвода с хорошей проводимостью (рис. 1). В соответствии с его определением, радиатор — это механическая часть, которая токопроводящим образом связана с выделяющим тепло электронным компонентом с целью отвода тепла от компонента в окружающую среду.

Рисунок 1: Алюминиевые радиаторы, специально отрегулированные для соответствующего применения, для длительного срока службы светодиода

Чтобы понять соединения охлаждения, необходимо объяснение основных физических терминов, таких как количество тепла, тепловая мощность и тепловой поток, а также температура.Теория кинетического тепла определяет тепло как движение молекул, то есть твердое тело становится теплее, чем сильнее движение молекул. Таким образом, количество тепла — это полная энергия всех движущихся молекул в среде. Физически количество тепла является формой энергии и выражается в джоулях [Дж]. Работа ΔQ, выполненная за период времени Δt, выражается как частное (ΔQ / Δt = P) и тепловая мощность (P) в ваттах [Вт]. Поскольку эта тепловая мощность нежелательна при работе электронных систем и компонентов из-за преобразования электрической энергии в тепло, это также называется потерей мощности.Количество тепла в единицу времени, протекающего через электрические компоненты во время работы, называется тепловым потоком [Вт]. Содержание кинетической энергии в молекулах твердого тела называется температурой, при этом сравниваются единицы измерения [° C] и градусы Кельвина [K].

Фактическая теплопередача осуществляется за счет теплопроводности, конвекции и излучения. Кондуктивная передача тепла (теплопроводность) — это распространение молекулярного тепла в таких средах, как твердые тела или статические жидкости. Радиационная теплопередача (излучение) — это передача электромагнитных волн между двумя поверхностями, в то время как конвективная теплопередача (конвекция) происходит между твердыми поверхностями и циркулирующей жидкостью (воздухом).Здесь материальные части среды меняют свое положение в комнате, если, например, подъем создается из-за изменяющего температуру изменения плотности воздуха (свободная конвекция). Все три метода передачи в той или иной степени присутствуют в радиаторе.

Производство радиаторов

Выбор радиатора с учетом механических условий и требований, а также тепловых критериев чрезвычайно важен для длительного и безопасного функционирования модулей, устройств или систем.Уже недостаточно сделать правильный выбор радиатора, основываясь только на его размерах, длине, ширине и высоте. Для оценки качества не менее важно получить представление об условиях, связанных с производством, которые необходимо соблюдать с самого начала этапа проектирования, поскольку они оказывают значительное влияние на общее качество. Материалы, используемые для радиатора, в основном состоят из алюминиевых сплавов, которые имеют хорошее соотношение между ценой, характеристиками, объемом и весом, а также относительно просты в механической обработке.Удельная теплопроводность (λ) материала должна строго определяться для обеспечения хорошей теплопроводности. Используемые сплавы имеют значения λ> 200 [Вт / м ∙ K] и распространены в различных подразделениях.

В частности, механические критерии и допуски для используемых экструдированных профилей должны быть приняты во внимание в общей концепции, поскольку производственный процесс и достигнутые уровни допусков регулируются международными стандартами. Здесь радиатор часто представляет собой компонент, установленный в устройстве, который всегда нужно рассматривать в связи с другими компонентами.Изготовленные методом экструзии радиаторы состоят из так называемых деформируемых сплавов, т.е. при формовании нагретого алюминиевого материала (примерно до 480 ° C) он прессуется штамповой пластиной с отрицательной геометрией вставленного радиатора. Используемые сплавы в основном содержат алюминий, магний и кремний и в Европе называются сплавами EN AW. Аббревиатура EN означает европейские нормы, а AW — кованый алюминий. В секторе промышленных радиаторов используются сплавы EN AW 6060 (ранее AIMgSi0.5) и 6063 (ранее AIMgSi0.7) в основном используются в качестве стандартных материалов для экструзионных профилей, которые покрывают большую часть гофрированных радиаторов. Категория прочности — T66 (ранее F22) в соответствии с DIN 755-2 с пределом прочности (Rm) для сплава EN AW 6060 прибл. 195-215 МПа, а для EN AW 6063 прибл. 225-245 МПа. Конечно, можно производить специальные сплавы и другие значения прочности, но они требуют точных испытаний и сильно зависят от тоннажа.

Высокие силы деформации, возникающие в процессе экструзии, вызывают соответствующие высокие допуски на профиль, поэтому необходимо приложить большие усилия, чтобы минимизировать эти допуски.Базовые стандарты DIN допускают диапазон допуска плюс / минус, в зависимости от размера профиля, от нескольких десятых до нескольких миллиметров. При этом необходимо учитывать не только длину, ширину и высоту профиля, но также угловое отклонение (наклон), скручивание и плоскопараллельность, а также допуск толщины стенки или изгиб (выпуклость / вогнутость) поперечного сечения. раздел. Для профилей радиатора с описанной окружностью меньше / равной 350 мм (прецизионные профили) применяется допуск прессования согласно DIN EN 12020, тогда как DIN EN 755 применяется к профилям с описанной окружностью более 350 мм.Производство профилей с ограниченным полем допуска возможно после тщательной консультации с производителем радиатора, в зависимости от поперечного сечения профиля, хотя из-за низкого расхода в единицу времени при экструзии часто возникают дополнительные расходы. Совокупность всех преимуществ кованых алюминиевых профилей, таких как относительно низкая стоимость единицы и профильного инструмента, простота создания прототипов, хорошая теплопроводность основного материала, относительно небольшой вес, хорошее термическое сопротивление и широкий диапазон доступных на рынке версий, радиаторы представляют собой эффективную и привлекательную концепцию охлаждения.

Расчет теплового сопротивления и радиатора

Теплотехнические характеристики радиаторов определяются производителем с помощью расчетов, моделирования или даже лабораторных испытаний. Даже если пользователи осведомлены о технических характеристиках охлаждения, выбор подходящего радиатора для решения конкретных задач по-прежнему не особенно прост. Необходимо соблюдать сопутствующие граничные условия, поскольку они часто оказывают такое влияние, что их нельзя игнорировать. Часто оптимальное схемотехническое расположение электронных компонентов не может быть согласовано с лучшим теплотехническим решением.

Выбор и использование радиаторов требует оценки определенных критериев, которые в значительной степени влияют на выбор подходящего радиатора. По сути, выбор должен быть сделан после перечисления тепловых критериев (таблица данных от производителя), расчета теплового сопротивления, а также с учетом ситуации установки и доступного пространства. В частности, расчет теплового сопротивления дает очень полезную информацию о необходимых размерах, геометрии и длине радиатора.Согласно физическому определению термическое сопротивление — это сопротивление потоку тепла в твердых, жидких и газообразных средах. Это обратно пропорционально тепловому сопротивлению, то есть чем ниже это значение, тем лучше компонент или радиатор рассеивает тепло. Единица теплового сопротивления (Rth) указывается в Кельвинах на ватт [K / W]. Он рассчитывается согласно 2-му главному разделу термодинамики на основе разницы температур, на которую делятся потери мощности для охлаждения. Таким образом, известные зависимости от тепловой технологии и оценка управления тепловым режимом вызывают зависимости температуры и потерь мощности с расчетом общего теплового сопротивления по формуле:

Rth = d / λ ∙ A

, при этом влияющие факторы состоят из
d толщины / длины теплового тракта в [м],
λ термического сопротивления материала в [Вт / мК] и площади поперечного сечения теплопередачи
A в [м] .].

При использовании заданных значений материалов и известных значений температуры или потерь мощности можно найти детали в техническом паспорте производителя, и теперь тепловое сопротивление, необходимое для выбора радиатора, рассчитывается в соответствии с законом Ома. Разность температур ΔT между полупроводниковым переходом и окружающей средой (ΔT = TJ — TU) радиатора рассчитывается из потерь мощности PV в [Вт] и суммы всего теплового сопротивления Rth. Полное тепловое сопротивление состоит из последовательного соединения отдельных частичных сопротивлений вдоль теплового пути, который должен преодолевать тепловой ток.Это приводит к следующему общему правилу:

R th = ΔT / P V — (R thG + R thM ) =
T J — T U / P V — (R thG + R тМ )

Для приблизительного расчета к расчету может быть добавлено дополнительное сопротивление теплопередаче (RthG = внутреннее тепловое сопротивление полупроводника и RthM = тепловое сопротивление области установки / материала теплопроводника), даже с заряженным температурным резервом максимального перехода. температура полупроводника.Рассчитав таким образом тепловое сопротивление, можно выбрать радиатор с учетом дополнительных граничных условий и с использованием числовых деталей, диаграмм или графиков (рис. 2), приведенных в каталогах производителя радиатора. Правильное тепловое сопротивление для указанного поперечного сечения рассчитывается на пересечении характеристической кривой с соответствующей длиной радиатора.

Рисунок 2: Тепловое сопротивление Rth по сравнению с требуемой длиной радиатора с заявленной площадью поперечного сечения радиатора

Радиаторы для естественной конвекции

При разработке электронного дизайна расчет необходимого пространства, веса, объема и места для установки радиатора должен выполняться в самом начале, поскольку расчет тепловых проблем непосредственно влечет за собой определение системы охлаждения и следовательно размер установки.Если при создании конструкции не учитываются особенности теплового тракта, последующие изменения спецификаций часто раздражают, требуют много времени и затрат.

Геометрические размеры гофрированного радиатора (рисунок 3) должны определяться с учетом свободной конвекции на соответствующем размере компонента полупроводника, включая светодиод, так чтобы контактная поверхность радиатора, обычно на основании, использовалась однородно, а подвод тепла может возникать по всей поверхности.Для изолированных и очень малых поверхностей подводимого тепла, а также для зависящего от времени (переходного) тепловложения следует особенно соблюдать конструкцию радиатора в условиях свободной конвекции. В этих тепловых условиях для эффективного охлаждения электронного компонента необходимо быстро поглощать тепло, излучаемое компонентом через радиатор, чтобы предотвратить превышение температуры перехода. Это может быть связано с использованием контактных поверхностей для распределения тепла, которые формально подогнаны к радиатору, например.г. из меди (λ = 380 Вт / м ∙ К) или из высокопроизводительной теплопроводной анизотропной графитовой пленки. В зависимости от области применения и условий установки охлаждаемого полупроводника, при выборе радиатора вы всегда должны обращать внимание на правильное соотношение между шириной и длиной радиатора, толщиной основания, высотой ребра, толщиной, количеством и расстоянием, а также с учетом расчетного термического сопротивления и размера детали.

Рис. 3: Размер радиатора необходимо регулировать перед каждой разработкой в ​​соответствии с размером охлаждаемого электронного компонента

Длину радиатора также необходимо отрегулировать в соответствии с размерами компонента.Как видно на рисунке (рис. 2), радиатор переходит в своего рода диапазон насыщения (линейная кривая) выше определенной длины, то есть на определенной длине нет никакого смысла с технической точки зрения увеличивать длину радиатора. радиатор. Улучшение теплового сопротивления теперь происходит за счет увеличения поверхности за счет регулировки ширины радиатора или высоты ребер. Особое внимание также следует уделять правильному расстоянию между ребрами готовых к использованию радиаторов.Поверхность не может быть увеличена по желанию за счет количества охлаждающих ребер, так как в случае конструкции радиатора вы должны знать, что в зависимости от различной геометрии и температурных полей отдельные ребра могут влиять друг на друга, например из-за слишком малого расстояния между плавниками. Охлаждение при свободной (пассивной) конвекции происходит из-за разницы в плотности окружающего воздуха, вызванной разницей температур, в форме конвективного теплообмена. Нагретый воздух особенно легче, есть подъем, где течет более прохладный воздух, и, таким образом, устанавливается постоянное движение воздуха.При конвективном переносе тепла различные типы ребер геометрии и расстояния между ними подлежат так называемой оценке барьера (эффект обхода). Этот барьер представляет собой скопление неподвижных молекул воздуха на стенках ребер и предотвращает прямую передачу тепла текущей среде (воздуху). Если границы двух соседних ребер радиатора срастаются, теплоотдача очень сильно снижается. Требуется большее расстояние между плавниками; В частности, для высоких плавников требуется большее расстояние, так как указанные выше границы будут толще.

Высота ребер радиатора в вертикальном положении до опорной плиты не должна быть чрезмерно высокой по экономическим причинам. Это зависит не только от материала, но и от применяемого в настоящее время метода охлаждения (пассивная или активная конвекция). Оптимальную высоту плавника или эффективность плавника можно относительно легко рассчитать с помощью аналитических методов, например Wutz. По сути, необходимо определить, что для более высоких ласт эффективность существенно не увеличивается, так как не намного больше тепла может передаваться к наконечникам, а концы ласт практически «остывают».Чем больше высота используемых ребер, тем толще отдельные ребра радиатора. Предпочтительное положение установки радиаторов в условиях естественной конвекции определяется в соответствии с принципом эффекта штабелирования (вертикальная площадь пола), при котором нагретый воздух может беспрепятственно подниматься конвекционным потоком (подъем) (рисунок 4, слева). Некоторые отклоняющиеся положения установки приводят к значительным потерям эффективности (рис. 4, справа), которые необходимо учитывать при тепловом расчете.

Рисунок 4: Всегда следует учитывать правильное положение установки (слева) радиаторов для свободной конвекции (правое изображение показывает неподходящее монтажное решение)

Обработанные радиаторы и обработка поверхности

Подключение охлаждаемого компонента к радиатору особенно важно, так как если передача тепла от компонента к радиатору плохая, тепловая конвекция и теплопередача уменьшаются, а температура компонента значительно увеличивается.Это может ограничить работу, и возможно неконтролируемое повышение температуры или даже разрушение. Оптимальная теплопередача между компонентом и радиатором достигается только в том случае, если допуски, неровности и шероховатость соединяемых поверхностей, которые неизбежны из-за производственного процесса, уравновешены, а воздушные карманы, препятствующие переносу тепла, устранены.

В случае механической обработки радиатора, такой как фрезерование углов, сверление отверстий или резьбы, обычно применяются общие допуски согласно DIN ISO 2768 с классом допуска (м) для среднего, при условии, что иное указано на схеме.Если торцевое фрезерование выполняется на базовой поверхности или в области монтажа электронных компонентов из-за неровностей, необходимо убедиться, что заявленная глубина резьбы может быть уменьшена, так как опорная пластина радиатора также утончается из-за износа материала. Если диаметр резания меньше, чем площадь, которую нужно вырезать при торцевом фрезеровании по производственным причинам, так называемые кромки фрезерования видны из-за параллельного фрезерования. Это края размером в одну тысячную или, самое большее, одну сотую миллиметра, и они могут повлиять на функционирование теплопередачи или узла.Если эти траектории резания не должны быть видны, рекомендуется указать на схеме области, в которых кромки фрезерования не требуются. Приведенные пояснения показывают, что выделение и классификация допусков на прессование и производство совершенно несложны, если доступные варианты воздействия на них используются со знанием дела. Подробное описание критериев выбора радиатора, относящихся к соответствующей области применения, также позволяет сократить расходы и время доставки.

Требования к поверхности для защиты от коррозии или даже к декоративному виду имеют значительное влияние на эффективность рассеивания тепла радиатором.Для алюминиевых радиаторов очень чувствительны анодированные поверхности, независимо от их цвета. Наряду с известным антикоррозионным действием анодированных поверхностей при нанесении этих оксидных слоев (12-15 мкм) происходит структурирование поверхности в нанометровом диапазоне. В результате радиатор получает улучшенное тепловыделение прибл. От 8% до 10% в условиях свободной конвекции. Физическая связь между тепловыделением, тепловым излучением и коэффициентом эмиссии показана формулой:

Q = ε σ A T 4

с мощностью излучения
Q, коэффициентом излучения
ε 0.55 (для черного анодированного алюминия),
σ постоянная Больцмана,
A поверхность излучающего твердого тела,
T температура излучающего твердого тела (в Кельвинах).

Как уже указывалось в вышеупомянутой формуле, анодированные слои имеют коэффициент выбросов ок. 0,55, при этом поверхности с покрытием, например для декоративных применений иметь коэффициент выбросов> 0,9. Отрицательным моментом является то, что анодированные слои имеют значение теплопроводности примерно в 10 раз ниже, чем у алюминия.Поэтому для снижения сопротивления теплопередаче целесообразно в пределах теплотехнических пороговых значений удалить этот анодированный слой в зоне сборки электронных компонентов путем фрезерования после процесса анодирования.

Заключение

Одна из самых актуальных проблем в электронике, в том числе в светодиодной технологии, — это эффективное охлаждение электронных полупроводниковых деталей. Из-за высоких скоростей обработки, постоянной минимизации компонентов с увеличивающимися потерями мощности тепловые проблемы оказывают значительное влияние на возможную неисправность системы или, в худшем случае, даже на разрушение компонента.Поэтому передовая технология радиатора необходима для эффективного управления температурным режимом. Для некоторых приложений предпочтительным вариантом являются индивидуальные решения (рис. 5). Признанный и опытный производитель радиаторов, такой как Fischer Elektronik, с его 40-летним опытом, предлагает такие индивидуальные решения и возможность производства.

Рис. 5: Решения для теплоотводов, обработанные по индивидуальному заказу, с эффективным управлением температурой, адаптированным к соответствующему применению

heat — Использование небольшого радиатора со светодиодом высокой мощности (50 Вт)

Если температура окружающей среды составляет 30 ° C, и вы хотите, чтобы светодиод не превышал 80 ° C, игнорируя тепловое сопротивление от перехода к радиатору, вам понадобится радиатор чуть меньше 1 ° C / Вт.Пассивные радиаторы с таким тепловым сопротивлением существуют, но они будут огромными и тяжелыми (около полкилограмма и 200x70x50 мм).

При использовании поисковой системы Mouser пассивные радиаторы с размерами, аналогичными показателям вашего примера 40x40x20 мм, имеют оценку 8–12 ° C / Вт, так что это не сработает.

Значит, вы должны использовать вентилятор, как кулер для процессора.

Пример радиатора с вентилятором, который вы привязываете от banggood, не имеет спецификаций, но в любом случае он слишком мал.

Этот мог бы работать, но он слишком большой.

Понятия не имею, сколько тепла выделяет такой светодиод

Около 50 Вт, и светодиод не должен быть слишком горячим (например, максимум 85 ° C).

Чем опасен такой радиатор со светодиодом мощностью 50 Вт? Мог ли светодиод взорваться? Гореть?

С радиаторами, приведенными в качестве примера, он прожарится менее чем за минуту.

Возможно ли оплавление оболочки проводов на задней панели?

Скорее всего сначала зажжется светодиод.

Вы должны сначала выполнить расчет теплового режима, потому что это наложит довольно много ограничений на всю вашу конструкцию, таких как форма корпуса, поток воздуха и т. Д.

Если вы сначала не сделаете термодизайн, вы в конечном итоге закрасите себя в углу.

Вы можете либо выбрать дешевое решение для охлаждения, а затем разработать его, либо использовать что-то гораздо более дорогое, которое впишется в ваш текущий дизайн, возможно, что-то вроде серверного кулера процессора 1U с тепловыми трубками и плоского турбинного вентилятора, который будет будь очень громким.

Если вам нужен плоский, но допускающий длину, тогда подойдет и кулер от устаревшего графического процессора.

Вы можете поместить вентилятор в другое место и направлять воздух через ребра пассивного кулера, подобного тому, который вы разместили, но вам придется проверить его термическое сопротивление в зависимости от скорости полета.

Всегда полезно добавить контроль температуры или, по крайней мере, устройство защиты, которое отключает светодиод, если он слишком горячий, в случае, если пыль или кошачья шерсть забивают вентиляционные отверстия.

Помните, что воздух должен течь, поэтому в корпусе должно быть достаточно отверстий, чтобы пропускать холодный воздух и выходить горячий…. и он должен предотвратить засасывание горячего отработанного воздуха обратно в вентилятор и его переработку … Я не уверен, как вы собираетесь это построить, но если светодиод прижат к стене, то вы собираетесь например, чтобы выдувать воздух с одной стороны радиатора.

Круглые светодиодные радиаторы — Экструзионные радиаторы

Круглые светодиодные радиаторы Alberko призваны помочь производителям осветительных приборов ускорить выход на рынок.Alberko предлагает легкие алюминиевые радиаторы AL6063-T5, предназначенные для увеличения срока службы и повышения эффективности светодиодного освещения. Радиаторы Alberko представляют собой простой и экономичный метод улучшения тепловых характеристик в различных осветительных приборах. Радиаторы с радиальной ребристой структурой обеспечивают всенаправленный воздушный поток с анодированным или фрезерованным покрытием для оптимальных тепловых характеристик. Подходящие светодиодные модули: Bridgelux Vero, Citizen CitiLED, Cree Xlamp, Edison Edilex, GE Infusion, Luga Shop, Lustrous Lustron, Megaman Teco, Osram PrevaLED und Soleriq, Philips Formito и Luxeon, Prolight Opto, Sharp Mega Zenitaga, Tridonic Lmaera Stark, Tridonic Lmaera , Cosslah Schwabe и др.

li {padding: 0 10px; width: 50%} .category-products .products-grid> li: nth-child (2n + 1) {clear: left;}} @media (min-width: 361px) and (max-width: 479px) {. категория-продукты. продукты-сетка> li {padding: 0 10px; width: 50%} .category-products .products-grid> li: nth-child (2n + 1) {clear: left;}} @media (min-width: 480px) и (max-width: 639px) {. категория-продукты. продукты-сетка> li {padding: 0 10px; width: 50%} .category-products .products-grid> li: nth-child (2n + 1) {clear: left;}} @media (min-width: 640px) и (max-width: 767px) {.категория-продукты. продукты-сетка> li {padding: 0 10px; width: 33.333333333%} .category-products .products-grid> li: nth-child (3n + 1) {clear: left;}} @media (min-width: 768px) and (max-width: 991px) {. категория-продукты. продукты-сетка> li {padding: 0 10px; width: 33.333333333%} .category-products .products-grid> li: nth-child (3n + 1) {clear: left;}} @media (min-width: 992px) and (max-width: 1199px) {. категория-продукты. продукты-сетка> li {padding: 0 10px; width: 25%} .category-products .products-grid> li: nth-child (4n + 1) {clear: left;}} @media (min-width: 1200px) {.категория-продукты. продукты-сетка> li {padding: 0 10px; width: 25%} .category-products .products-grid> li: nth-child (4n + 1) {clear: left;}}]]>

HD Heatsink 24 «

Это Совершенно новый радиатор, специально разработанный и прецизионный, произведенный в США. Первый пассивный (без вентилятора) радиатор сверхвысокой мощности. Мы называем его радиатор HD (высокой плотности). Это ЗВЕРЬ!

Steve’s LEDs создали первый радиатор, который может обрабатывать столько светодиодов, сколько вы можете разместить на нем, без использования фанат, поклонник! Если у вас нет вентилятора, чтобы обдувать радиатор воздухом, вы полагаетесь сильно на большой площади.Этот радиатор длиной 12 дюймов имеет площадь поверхности более 2 квадратных футов! Это означает, что вы можете складывать светодиоды встык по всей длине радиатора, и он все равно не перегрев. Для еще более близкого расстояния используйте наши платы светодиодной матрицы PARMAX.

Остерегайтесь других светодиодных радиаторов которые не публикуют спецификации — у них есть строгие ограничения на количество светодиодов вы можете их надеть, и они будут ГОРЯЧИМИ только с несколькими светодиодами. Наши были протестировано до 50Вт светодиодов на фут! То есть около 16 светодиодов по 3 Вт в одном длина ноги.

Радиатор HD предназначен для беги как можно круче. Он включает в себя брызговик, и его легко запечатайте светодиоды, создав светильник, соответствующий стандарту IP66.

Может быть установлен прямо на стеклянная, подвесная или заподлицо с потолком вытяжки.

Этот радиатор позволяет дизайн, чтобы выглядеть на 100% профессионально и работать на 100% бесшумно. Никаких дополнительных адаптеры питания, кронштейны или аксессуары необходимы для установки вентилятора, потому что он не нужен.Тем не менее, у вас может быть столько светодиодов, сколько эквивалент размер радиатора с вентилятором.

Уникальная конструкция винтового канала исключает утомительную и трудоемкую установку Т-образных пазов и гаек системы. Все, что вам нужно, это два из наших НЕРЖАВЕЮЩИХ МОНТАЖНЫХ ВИНТОВ №6 И ИЗОЛЯЦИОННЫЕ ШАЙБЫ, отвертка и 10 секунд вашего времени. чтобы надежно закрепить светодиод. Для светодиодов также требуется ТЕРМАЛЬНАЯ ПАСТА для максимальная производительность. Эти радиаторы подходят для любого светодиода, имеющего внешнюю размеры меньше 1.60 дюймов — этого достаточно для стандартных 20 мм звезды, платы массивов, Luxeon M Squares и многие светодиоды COB, доступные в настоящее время.

Одна из лучших функций — что это линейный радиатор, обеспечивающий равномерное распределение света и устранение горячих точек! Не группируйте светодиоды в кластер, это не распределяет свет равномерно. Этот линейный радиатор обеспечивает превосходное легкое смешивание и распределение для максимального роста.

Этот радиатор составляет ~ 12 дюймов с шагом до максимальной длины 48 дюймов.Этот радиатор может быть обрезанным по размеру, чтобы соответствовать вашим точным спецификациям — без дополнительной платы за это. Например, если вам нужна длина 22 дюйма, закажите 24 дюйма. длину и укажите, чтобы он был обрезан до 22 дюймов.

Включает:

HD-радиатор

Вариант монтажа

Брызговик из поликарбоната / лексана

Водонепроницаемая гайка выхода кабеля

(Просто добавьте светодиоды!)

Нужна дополнительная помощь или скидка при расчете количества более 20 штук? Напишите нам по адресу [адрес электронной почты защищен]

Рассеивание тепла светодиодами: руководство по оптимизации

Светодиоды

потребляют гораздо меньше энергии, чем любое другое осветительное решение на рынке, что делает их экономичным и экологически безопасным выбором.При оптимизации систем освещения инженеры-проектировщики должны учитывать несколько ключевых аспектов, от рассеивания тепла светодиодами до методов активного охлаждения.

Первым шагом в оптимизации характеристик светодиодов для светодиодного освещения является понимание ключевых компонентов типичного светодиодного светильника. Производители светодиодов обычно производят полный комплект светодиодов, который включает 4 сетевых компонента — кристалл, люминофор, подложку и линзу. Кристалл — это полупроводник, который излучает синий свет, когда через него проходит электрический ток.На алюминиевую или керамическую подложку можно установить несколько матриц. В большинстве случаев требуется белый или желтоватый свет, поэтому люминофор наносится либо непосредственно на матрицу, либо смешивается с линзой. Частицы люминофора излучают белый свет, когда их достигает синий свет. Излучаемый свет извлекается и направляется линзой.

Типичные компоненты светодиодного светильника

Корпус светодиода обычно устанавливается на печатной плате (PCB) с пастой для термоинтерфейсного материала (TIM).Наконец, к печатной плате прикреплен радиатор для отвода тепла от корпуса светодиода в окружающий воздух за счет теплопроводности, конвекции и излучения.

Хотя светодиоды в среднем в шесть раз более эффективны, чем традиционные лампы накаливания, все же остается значительное количество тепла, преобразуемого из электрической энергии, подаваемой на устройство. В отличие от ламп Эдисона, в которых излучается теплоотвод, тепло, выделяемое светодиодами, проводится. Затем это тепло необходимо отвести от устройства, чтобы сохранить его светодиодные характеристики.

Температура перехода светодиода: что это такое и почему это важно?

Температура перехода между кристаллом светодиода и подложкой, на которой он находится, называется температурой перехода. Это соединение обычно является самой высокой температурой в устройстве, что делает его подходящим значением для определения характеристик рассеивания тепла. Современные светодиодные корпуса имеют теплопроводящие пути для отвода тепла от точки соединения к точке пайки. Место пайки находится на стыке между корпусом светодиода и печатной платой и / или автономным радиатором.

Эффективность внутренних путей нагрева указывается внутренним тепловым сопротивлением светодиода. Чем ниже внутренняя температура, тем выше качество светодиода с термической точки зрения. При проектировании светодиодного светильника с точки зрения управления температурой инженеру-проектировщику важно получить доступ к значению теплового сопротивления. Это значение будет использоваться вычислителями CFD для точного определения температуры светодиода и проверки того, превысило ли устройство максимальный предел, рекомендованный производителем.В современных светодиодах температура перехода достигает 100 ° C и выше. Температура окружающей среды, тепловое сопротивление между переходом светодиода и окружающей средой, а также мощность, рассеиваемая микросхемой, влияют на его ценность.

Каковы последствия плохого рассеивания тепла светодиодами?

Как правило, когда светодиоды нагреваются, их эффективность падает. Есть две основные причины, по которым поддержание низкой температуры критично для работы светодиодов:

Первая причина заключается в том, что светоотдача светодиода значительно ухудшается с повышением температуры.Это явление особенно заметно на красных и янтарных волнах. На приведенном ниже графике показано типичное снижение относительной светоотдачи при изменении температуры для разных цветов.

Пример оптических характеристик на основе температуры перехода. Источник: PNNL

Вторая причина в том, что светоотдача со временем постепенно падает. Это постепенное уменьшение ускоряется повышением температуры. Ниже приведен типичный пример светоотдачи в зависимости от времени работы светодиода при различных температурах.Мы видим, что падение на 11 ° C означает продление срока службы на 25 000 часов!

Пример уменьшения просвета с течением времени в зависимости от температуры перехода.
Источник: Исследовательский центр освещения.

Поскольку срок службы светодиодных систем может значительно сократиться при длительном воздействии тепла, проверка тепловых характеристик имеет решающее значение. Физические испытания, включающие установку испытательных стендов, размещение термопар и выполнение стандартных процедур испытаний, являются дорогостоящими и требуют много времени.Тепловое CFD-моделирование предлагает решение для тех, кто хочет быстро и эффективно оптимизировать дизайн светодиодного освещения, не жертвуя точностью и надежностью результатов.

Рекомендации по тепловому расчету

Конструкция любого светодиодного светильника должна обеспечивать охлаждение светодиодов за счет снижения теплового сопротивления светодиода окружающему воздуху. Это достигается путем рассмотрения и оптимизации всех трех режимов рассеивания тепла — теплопроводности, конвекции и теплового излучения в любой части конструкции прибора.

1. Расстояние между светодиодами и их расположение

Дизайнеры часто хотят уменьшить расстояние между светодиодами на печатной плате, чтобы создать компактные конструкции светодиодных светильников. Однако это означает увеличение плотности тепловой мощности и, следовательно, повышение температуры светодиодов, как показано ниже.

Сравнительные результаты CFD, окрашенные в зависимости от температуры расположения светодиодов на печатной плате. Производители

светодиодов часто предоставляют рекомендуемый интервал между светодиодами и указывают на повышение температуры, которое можно ожидать, когда расстояние уменьшается на определенную величину.

Что касается расположения светодиодов на плате, исследования показали, что равномерное и симметричное расположение микросхем обеспечивает одинаковую тепловую нагрузку, будь то прямоугольная, шестиугольная или круглая.

2. Выбор светодиодного модуля

Светодиоды

бывают самых разных разновидностей, от светодиодов с прямым подключением (DIP) до светодиодов с несколькими микросхемами на плате (MCOB).

Светодиоды

DIP, отличающиеся своей пулевидной формой, используются в основном для вывесок и дисплеев на бытовой электронике.

Микросхемы для поверхностного монтажа (SMD) — это квадратные диоды, которые могут излучать свет в полном спектре RGB. Эти блоки устанавливаются на поверхность печатной платы. Вместо проводных соединений или ножек эти блоки монтируются и припаиваются непосредственно к печатной плате.

Микросхемы на плате (COB) Светодиоды содержат девять или более микросхем, использующих одну и ту же подложку / основание. Благодаря этому светодиоды COB обычно устанавливаются непосредственно на радиатор с помощью винтового разъема. Светодиоды COB более компактны и энергоэффективны, чем светодиоды SMD, обеспечивая большее количество люмен на ватт в более простой конструкции, состоящей только из одной цепи и двух контактов.Однако они плохо подходят для ламп, меняющих цвет. Светодиоды COB обычно крепятся к радиатору с помощью разъема, который крепится к радиатору с помощью винтов.

Квадратный массив COB-светодиодов 10X10 мм может содержать в 38 раз больше светодиодов, чем DIP-светодиоды. Источник.

Типы светодиодов MCOB, которые недавно были представлены на рынке, объединяют несколько светодиодов COB на одной алюминиевой пластине, генерируя более 130 люмен / Вт.

Другая разновидность, светодиодный перекидной чип COB, как известно, имеет на 70% лучшую теплопередачу и на 30% больший световой поток по сравнению с чипами SMD.

3. Материал сердечника печатной платы

Печатные платы содержат светодиоды (и другие электронные компоненты) в определенном порядке на плоской поверхности. Роль материала сердечника печатной платы — отводить тепло от компонентов. Чаще всего используется материал FR-4, армированный стекловолокном ламинат. Добавление тепловых переходных отверстий, проникающих в печатную плату, может значительно улучшить тепловое сопротивление.

Геометрия FR-4 с тепловыми переходными отверстиями (не в масштабе).Источник.

Вторым по распространенности материалом сердечника является керамика, используемая в основном в суровых условиях, характеризующихся высоким давлением, температурой и частотой. Хотя они не так экономичны, как стандартные печатные платы типа FR-4, они являются лучшим выбором с точки зрения проводимости используемого материала (медь или серебро, палладий).

Последний тип печатной платы — это печатная плата с металлическим сердечником (MCPCB), сердечник которой выполнен из алюминия, меди или стального сплава. Как показано ниже, медь и алюминий обладают превосходной теплопроводностью и в 6-10 раз более теплопроводными, чем FR4.

Диаграмма многослойной печатной платы FR-4 и печатной платы с металлическим сердечником. Источник. Печатные платы

являются одними из самых чувствительных элементов теплового дизайна, учитывая их выгодное расположение на тепловом участке. Поэтому дизайнеры должны внимательно подходить к выбору своих компонентов. MCPCB может показаться очевидным выбором для лучшей теплопередачи, однако печатная плата с сердечником FR-4 с правильно установленными тепловыми переходными отверстиями является хорошей альтернативой. Существуют дополнительные исследования (1) (2) различных типов печатных плат и их тепловых характеристик.Полный список доступных технологий печатных плат для светодиодных приложений можно найти здесь.

4. Контактные поверхности и термический интерфейс

Тепло передается от одного компонента к другому через поверхностный контакт, что означает, что эти точки контакта должны учитываться в общем процессе теплового проектирования.

Независимо от способа изготовления, любая изготовленная деталь может иметь несовершенные поверхности с волнистыми и шероховатыми профилями. Когда две поверхности соприкасаются, обычно имеется лишь небольшая область прямого физического контакта на границе раздела.И теплопередача происходит только на этих небольших участках поверхностного контакта.

Уменьшение количества точек физического контакта снижает теплопроводность через границу раздела, так как остаются зазоры, заполненные воздухом, который имеет низкую теплопроводность. Такие неровности и зазоры создают сопротивление термического контакта. Поэтому важно, чтобы контактные поверхности были как можно более плоскими, гладкими и чистыми.

Диаграмма, показывающая нелинейную шероховатость двух контактирующих поверхностей.

Есть два основных шага для уменьшения этого теплового контактного сопротивления. Во-первых, удаление воздуха путем введения жидкого материала, такого как термопаста, клеи, материалы с фазовым переходом (PCM) и наполненные полимеры, в пустоты, образованные неровными поверхностями. Например, термопаста может снизить термическое сопротивление интерфейса примерно в пять раз (в зависимости от приложенного давления) (3). Если требуется меньшая термостойкость, материал стороннего производителя может быть материалом термоинтерфейса (TIM), содержащим наполнители, которые улучшают процесс проводимости. Толщина слоя термоинтерфейса оказывает значительное влияние на тепловое сопротивление.

5. Конструкция радиатора

Радиаторы играют важную роль в рассеивании тепла светодиодами. Они предназначены для отвода тепла от светодиода и печатной платы, а также для конвекции и излучения тепла в окружающую среду. Окружающий воздух циркулирует через радиатор и вокруг него, чтобы охладить его.

Радиатор должен отводить тепло от печатной платы, чтобы внутри корпусов светодиодов не происходило накопления тепла. Это происходит, когда скорость передачи тепла от радиатора к воздуху превышает скорость передачи тепла от светодиода к печатной плате.Материал, используемый для максимальной теплопередачи между печатной платой и открытой конвективной поверхностью, должен иметь высокую проводимость, например алюминиевый сплав с теплопроводностью около 190 Вт / мК.

Излучение обычно не играет большой роли в отводе тепла светодиодных светильников малой и средней мощности, так как оно в основном относится к большим поверхностям и температурам более 100 градусов Цельсия. Тем не менее, для светодиодных светильников большой мощности (например, светильников с высокими потолками) рассеяние тепла может стать решением для улучшения тепловых характеристик.Действительно, в таких светильниках используются большие радиаторы и они работают при высокой температуре корпуса. Такие устройства часто оснащены радиаторами, поверхность которых подверглась некоторой обработке, например химическому почерневанию или окислению, с целью увеличения излучательной способности.

Недавние исследования и проекты радиатора естественной конструкции используют динамику вычислительных жидкостей и аддитивное производство для получения геометрии радиатора с оптимизированной топологией.

6. Активное охлаждение: маленькие вентиляторы или жидкостное охлаждение

Воздух, циркулирующий вокруг радиатора, может выталкиваться или вытягиваться механическими средствами или с помощью вентиляции.

При разработке конструкции радиатора инженеры должны учитывать множество ограничений, таких как пространство, форма приспособления, технологичность, стоимость и условия воздуха. Как упоминалось ранее, конвекция является очень важным фактором для управления теплом всего светодиодного светильника. Пассивный подход к охлаждению, при котором никакие силы, улучшающие циркуляцию воздуха, не создаются искусственно, всегда предпочтительнее, поскольку он приводит к более дешевым, более тихим и надежным конструкциям. Как правило, конструкции с пассивным охлаждением, основанные на естественной конвекции, эффективны в своей роли передачи тепла воздуху.Для некоторых промышленных, тяжелых условий эксплуатации, использующих большие номинальные мощности, коэффициент теплопередачи должен быть увеличен с помощью вентилятора или методов жидкостного охлаждения.

В качестве примера, радиатор, работающий с естественной конвекцией, будет передавать тепло воздуху со скоростью от 5 до 20 Вт / м2K, тогда как использование вентилятора может увеличить эти значения до 25-250 Вт / м2K. При жидкостном охлаждении светодиодных светильников коэффициент конвекции достигает 100-20K W / m2K.

Для оценки этих коэффициентов конвективной теплопередачи на этапе проектирования светодиодного светильника очень полезно выполнить тепловое моделирование CFD, которое учитывает трехмерную геометрию, материал, условия окружающей среды и рассматривает все механизмы теплопередачи, чтобы выделить проблемные места в дизайне.Оценивая результаты, инженеры могут легко обнаруживать горячие точки и решать проблемы, используя итеративный процесс проектирования, чтобы найти удовлетворительное решение.

Благодаря такому недорогому, быстрому и простому в использовании решению можно значительно сократить количество этапов рабочего процесса по сравнению с физическим прототипом, уже сократив количество вариантов проектирования с помощью численного моделирования. Кроме того, возможности параллельных вычислений, хранения данных и надежность, предлагаемые облачными вычислениями, в свою очередь, открывают возможности для оптимизации проектов до невиданной ранее степени.

Заключение

Эффективность рассеивания тепла светодиодными светильниками зависит от ряда факторов, материалов, интерфейсов, геометрии и условий окружающей среды. Учет таких факторов необходим для того, чтобы светодиоды оставались холодными в рабочих условиях, что, следовательно, продлит их срок службы и удовлетворит требования к характеристикам. Использование теплового моделирования CFD позволяет численно воспроизводить условия работы, материалы и теплопередачу на 3D-модели, чтобы инженеры-конструкторы могли принимать обоснованные решения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *