Acum nu este o problemă să cumpărați o mulțime de LED-uri puternice, dar un radiator este scump pentru ele. are dimensiuni și greutate deja tangibile. Ofer soluția mea la această problemă. După cum știți, principalul lucru într-un radiator este suprafața, prin urmare cele în formă de ac sunt cele mai eficiente. Cunoscând formula de aur pentru un calorifer 1 W = 10-30 mp. puteți estima că pentru 10 W LED vei avea nevoie de aproximativ 200 cm2. zonă. S-a decis recrutarea acestei zone în detrimentul unei plăci de aluminiu, care se găsește în orice magazin de feronerie majoră. Iată ce am primit.
Instrucțiuni video pentru producție
Și am primit aproape 400 mp. zona radiatorului dintr-o bandă 1000x20x2 mm. Acest lucru este suficient pentru LED-uri de 20 W și chiar 50 W cu un ventilator mic.
Temperatura
Și pentru cei 10 W ai mei, conform binecunoscutei dependențe (vezi figura), se obține o deltă de 30º.
Temperatura maximă admisă a LED-ului este de + 80°, prin urmare acest radiator poate fi funcționat fără răcire forțată la o temperatură ambientală de până la + 50°. Nu este de mirare că, de fapt, radiatorul practic nu se încălzește. creează circulație naturală a aerului și poți lua în siguranță placa mai îngustă sau pune LED-ul mai puternic, până la 50 W. Mi-am cumparat deja cateva 1000x15x2 mm. Dacă se vinde în lățimi de 10 mm, ați putea încerca și dumneavoastră. Apropo, este mai bine să-l fixați cu două șuruburi sau nituri, care sunt ușor de făcut din aceeași bucată de bandă de aluminiu.
Componente
Pe lângă banda de aluminiu de la cel mai apropiat magazin/piață de hardware, este posibil să aveți nevoie și de:
În acest din urmă caz, acordați atenție tensiunii de intrare a driverului. Eu folosesc 24 V pentru reteaua mea, dar il gasiti imediat la 220 V. Un pachet de 10 buc. va fi mai ieftin.
LED-urile sunt considerate una dintre cele mai eficiente surse de lumina, fluxul lor luminos atinge valori fantastice, aproximativ 100 lm/W. Lămpile fluorescente dau jumătate din atât, și anume 50-70 Lm/W. Cu toate acestea, pentru funcționarea pe termen lung a LED-ului, este necesar să se reziste la condițiile termice ale acestora. Pentru aceasta se folosesc calorifere de marcă sau de casă pentru LED-uri.
De ce au nevoie de răcire diodele?
În ciuda puterii mari de lumină, LED-urile emit lumină pentru aproximativ o treime din consumul de energie, iar restul este eliberat în căldură. Dacă dioda se supraîncălzește, structura cristalului ei este perturbată, începe să se degradeze, fluxul luminos scade, iar gradul de încălzire crește ca o avalanșă.
Motive pentru supraîncălzirea LED-urilor:
- Prea mult curent;
- stabilizarea slabă a tensiunii de alimentare;
- răcire slabă.
Primele două motive sunt rezolvate prin utilizarea unei surse de alimentare LED de calitate. Astfel de surse sunt adesea numite. Particularitatea lor nu constă în stabilizarea tensiunii, ci în stabilizarea curentului de ieșire.
Faptul este că la supraîncălzire, rezistența LED-ului scade și curentul care trece prin acesta crește. Dacă utilizați un stabilizator de tensiune ca sursă de alimentare, procesul se va dovedi a fi o avalanșă: mai multă încălzire înseamnă mai mult curent, iar mai mult curent înseamnă mai multă încălzire și așa mai departe într-un cerc.
Prin stabilizarea curentului, stabilizați parțial temperatura cristalului. Al treilea motiv este răcirea proastă a LED-urilor. Să luăm în considerare această problemă mai detaliat.
Rezolvarea problemei de răcire
LED-urile cu putere redusă, de exemplu: 3528, 5050 și altele asemenea, degajă căldură datorită contactelor lor, iar puterea unor astfel de copii este mult mai mică. Când puterea dispozitivului crește, se pune problema eliminării căldurii în exces. Pentru aceasta se folosesc sisteme de răcire pasive sau active.
Răcire pasivă Este un radiator convențional din cupru sau aluminiu. Beneficiile materialelor de răcire sunt controversate. Avantajul acestui tip de răcire este absența zgomotului și absența aproape completă a necesității întreținerii acestuia.
Instalare LED cu răcire pasivă într-un reflector Sistem de racire activ Este o metodă de răcire care utilizează o forță externă pentru a îmbunătăți disiparea căldurii. Cel mai simplu sistem este o combinație radiator + răcitor. Avantajul este că un astfel de sistem poate fi mult mai compact decât unul pasiv, de până la 10 ori. Dezavantajul este zgomotul de la răcitor și nevoia de lubrifiere.
Cum alegi un radiator?
Calculul unui radiator pentru un LED nu este un proces simplu, mai ales pentru un începător. Pentru a-l realiza, trebuie să cunoașteți rezistența termică a cristalului, precum și tranziția cristal-substrat, substrat-radiator, radiator-aer. Pentru a simplifica decizia, mulți folosesc un raport de 20-30 cm 2 / W.
Aceasta înseamnă că pentru fiecare watt de lumină LED, trebuie să utilizați un radiator cu o suprafață de aproximativ 30 cm 2.
Desigur, această soluție nu este unică. Dacă structura dvs. de iluminat va fi folosită într-o încăpere răcoroasă de subsol, puteți lua o suprafață mai mică, dar asigurați-vă că temperatura LED-ului este în limitele normale.
Generațiile anterioare de LED-uri s-au simțit confortabil la temperaturi ale cristalului de 50-70 de grade, LED-urile mai noi pot rezista la temperaturi de până la 100 de grade. Cel mai simplu mod de a determina este să atingi cu mâna, dacă mâna o suportă cu greu - totul este în ordine și dacă cristalul te poate arde - ia decizia de a-și îmbunătăți condițiile de lucru.
Numărăm zona
Să presupunem că avem o lampă de 3W. Suprafața radiatorului pentru un LED de 3W, conform regulii descrise mai sus, va fi egală cu 70-100cm 2. La prima vedere, poate părea mare.
Dar să luăm în considerare calculul suprafeței radiatorului pentru LED. Pentru un radiator plat, zona este luată în considerare:
a * b * 2 = S
Unde A,b- lungimile laturilor plăcii, S- suprafata intreaga a radiatorului.
De unde coeficientul 2? Faptul este că un astfel de radiator are două laturi și degajă în mod egal căldură mediului, prin urmare, suprafața totală utilizabilă a radiatorului este egală cu aria fiecărei laturi. Acestea. in cazul nostru avem nevoie de o farfurie cu dimensiuni laterale de 5 * 10cm.
Pentru un radiator cu aripioare, aria totală este egală cu aria de bază și cu suprafețele fiecărei aripioare.
Răcire DIY
Cel mai simplu exemplu de radiator ar fi un „soare” tăiat din tablă sau o foaie de aluminiu. Un astfel de radiator poate răci LED-uri de 1-3W. Răsucind două dintre aceste foi împreună prin pastă termică, puteți crește zona de transfer de căldură.
Acesta este un radiator banal realizat din mijloace improvizate, se dovedește a fi destul de subțire și nu poate fi folosit pentru lămpi mai serioase.
Va fi imposibil să faci un radiator pentru un LED de 10W cu propriile mâini în acest fel. Prin urmare, este posibil să folosiți un radiator de la procesorul central al computerului pentru surse de lumină atât de puternice.
Dacă părăsiți răcitorul, răcirea activă a LED-urilor va permite utilizarea unor LED-uri mai puternice. O astfel de soluție va crea zgomot suplimentar de la ventilator și va necesita o sursă de alimentare suplimentară, plus întreținerea periodică a răcitorului.
Zona radiatorului pentru un LED de 10W va fi destul de mare - aproximativ 300cm 2. O soluție bună ar fi să folosiți produse finite din aluminiu. La un magazin de hardware sau un magazin de hardware, puteți achiziționa un profil de aluminiu și îl puteți utiliza pentru a răci LED-uri de mare putere.
După ce ați realizat asamblarea zonei necesare din astfel de profile, puteți obține o răcire bună, nu uitați să acoperiți toate îmbinările cu cel puțin un strat subțire de pastă termică. Trebuie spus că există un profil special pentru răcire, care este produs industrial de o mare varietate de tipuri.
Dacă nu aveți ocazia să faceți un radiator de răcire cu LED-uri, puteți căuta copii potrivite în echipamente electronice vechi, chiar și într-un computer. Sunt mai multe situate pe placa de baza. Sunt necesare pentru răcirea chipset-urilor și a comutatoarelor de alimentare pentru circuitele de alimentare. Un exemplu excelent al unei astfel de soluții este prezentat în fotografia de mai jos. Suprafața lor este de obicei de la 20 la 60 cm 2. Acest lucru vă permite să răciți LED-ul cu o putere de 1-3 wați.
O altă opțiune interesantă pentru realizarea unui calorifer din foi de aluminiu. Această metodă vă va permite să obțineți aproape orice zonă de răcire necesară. Vizionarea videoclipului:
Cum se repară LED-ul
Există două moduri principale de fixare, le vom lua în considerare pe ambele.
Prima cale Este mecanic. Constă în înșurubarea LED-ului cu șuruburi autofiletante sau alte elemente de fixare la calorifer, pentru asta ai nevoie de un substrat special tip stea (vezi steaua). O diodă este lipită de aceasta, pre-lubrifiată cu unsoare termică.
Pe „burtă” LED-ul are un plasture de contact special cu un diametru ca o țigară subțire. După aceea, firele de alimentare sunt lipite pe acest substrat și sunt înșurubate la radiator. Unele LED-uri se vând deja montate pe placa adaptorului, așa cum se arată în fotografie.
A doua cale- este lipici. Este potrivit pentru montare prin sau fără placă. Dar nu este întotdeauna posibil să atașați metal la metal, cum să lipiți LED-ul de radiator? Pentru a face acest lucru, trebuie să achiziționați un adeziv special termoconductor. Se gaseste atat in gospodarie cat si in magazinul de piese radio.
Rezultatul unui astfel de atașament arată astfel.
concluzii
După cum puteți vedea, un calorifer pentru LED poate fi găsit atât în magazin, cât și scormonind în vechile dispozitive, sau doar în depozitele de tot felul de lucruri mărunte. Nu este necesar să folosiți o refrigerare specială.
Suprafața unui radiator depinde de o serie de condiții, cum ar fi umiditatea, temperatura ambientală și materialul radiatorului, dar acestea sunt neglijate într-o soluție casnică.
Acordați întotdeauna o atenție deosebită verificării condițiilor termice ale dispozitivelor dvs. Astfel, le asigurați fiabilitatea și durabilitatea. Puteți determina temperatura manual, dar este mai bine să obțineți un multimetru cu capacitatea de a o măsura.
Există date aproximative de la specialiștii taiwanezi pentru radiatoarele cu aripioare din aluminiu:
- 1W 10-15kv/cm
- 3W 30-50kv/cm
- 6W 150-250kv/cm
- 15W 900-1000mp/cm
- 24W 2000-2200kv/cm
- 60W 7000-73000mp/cm
Aceste date sunt pentru răcirea pasivă.
Dar aceste date au fost calculate pentru condițiile lor climatice și totuși sunt aproximative deoarece valorile nu sunt exacte, există o alergare în zonă.
Pentru a calcula, trebuie să cunoașteți următorii parametri:
1. Trebuie să înțelegeți ce tip de calorifer veți folosi:
farfurie, ac, nervurat
- Lamelar
- Ac (ac)
- Cu nervuri
2. Trebuie sa tineti cont si de materialul din care este compus radiatorul. Cel mai adesea este cupru sau aluminiu, dar hibrizii au apărut recent.
Hibrizii au o placă de cupru încorporată care vine în contact cu elementul de lucru (element care necesită răcire, în acest caz, un LED), apoi aluminiu.
3. Radiatorul se calculează nu după suprafață, ci după zona efectivă de disipare.
4. Următorul factor este modul în care căldura este îndepărtată de la elementul de lucru către calorifer, adică. pastă termică aplicată sau bandă termică, sau pur și simplu lipită.
5. Va fi util să cunoaștem rezistența cristalului – cazul LED-ului
6. Va exista o răcire suplimentară pentru radiator și care va fi:
- Cu un răcitor (ventilator mic):
- Racirea apei:
Desigur, răcirea cu apă va fi mai eficientă decât un simplu răcitor, dar răcirea cu acesta, în funcție de putere, vă va permite să reduceți suprafața radiatorului de 3-5 ori. Și cu apă pot apărea și alte probleme, cum ar fi neetanșeitatea sistemului, de exemplu.
7. De asemenea, este necesar să se țină cont de puterea de intrare, adică. dacă LED-ul funcționează la maximul capacităților sale, atunci va avea nevoie și de mai multă răcire, puterea în exces se va transforma complet în căldură, dar dacă sarcina este redusă, să zicem, la jumătate, atunci supraîncălzirea va fi mult mai mică.
De asemenea, ar trebui să țineți cont de locația dispozitivului în interior sau în exterior, acesta va fi folosit.
Tot pe internet există o formulă obținută experimental, poate fi utilă:
S cooler = (22- (M x 1,5)) x W
S - zona radiatorului (racitorului).
W - puterea furnizată în wați
M - putere LED rămasă nefolosită
Odată cu zona rezultată, nu este necesar un dispozitiv de răcire suplimentar, radiatorul, răcirea are loc în mod natural și va asigura o bună disipare a căldurii în orice condiții.
Formula este aplicabilă pentru un calorifer din aluminiu. Pentru cupru, suprafața va fi redusă de aproape 2 ori.
Conductivitatea termică în W / m * ° C a diferitelor materiale
argint - 407
aur - 308
aluminiu - 209
alamă - 111
platină - 70
fontă gri - 50
bronz - 47-58
LED-urile au apărut cu doar câțiva ani în urmă. Dar au reușit deja să-și consolideze pozițiile de lider pe piața produselor de iluminat. Ele pot fi folosite nu numai în sistemele de iluminat, ci și în diverse scheme de meșteșuguri sau amatori. Când aveți de-a face cu led, trebuie să aveți grijă de opțiunile de răcire. O modalitate de a răci LED-urile este instalarea unui radiator.
Radiatoare pentru răcire LED-uri
Articolul nostru vă va dezvălui toate secretele modului în care puteți asambla corect și, în același timp, un dispozitiv pentru răcire cu propriile mâini.
De ce ai nevoie de un radiator
Înainte de a continua cu auto-asamblarea radiatorului pentru LED-uri, trebuie să cunoașteți caracteristicile sursei de lumină în sine.
LED-urile sunt semiconductoare care au două picioare (“+” și “-”), adică. au polaritate.
LED-uri
Pentru a face corect un radiator pentru ei, este necesar să efectuați un anumit calcul. În primul rând, acest calcul ar trebui să includă măsurătorile tensiunii, precum și puterea curentului. În plus, trebuie amintit că orice dispozitiv de mare putere, inclusiv LED-urile, tinde să se încălzească. Prin urmare, aici este nevoie de un sistem de răcire.
Când calculați, amintiți-vă - doar 1/3 din puterea specificată a sursei de lumină va fi convertită într-un flux luminos (de exemplu, 3-3,5 din 10w). Prin urmare, partea principală va fi pierderile de căldură. Pentru a minimiza pierderile de căldură se folosesc calorifere.
Notă! Supraîncălzirea LED-ului duce la o scădere a duratei de viață a acestuia. Prin urmare, utilizarea unui radiator vă permite și să prelungiți „durata de viață” a sursei de lumină.
Prin urmare, circuitele LED au un complex de răcire pentru toate elementele principale.
Astăzi, pentru a răci elementele circuitului electric, care include LED-uri, puteți utiliza trei opțiuni pentru disiparea căldurii:
- prin corpul dispozitivului (nu întotdeauna este posibil de implementat);
- prin placa de circuit imprimat. Răcirea se realizează prin căi conductoare neprincipale prin care curge curentul;
- cu un calorifer. Se potrivește atât plăcilor cât și LED-urilor.
Notă! În această din urmă situație, este necesar să se calculeze corect câtă zonă ar trebui să fie.
Radiator cu LED
Cel mai eficient mod de a răci LED-urile este să folosești un radiator, pe care îl poți construi cu ușurință singur. Principalul lucru de reținut este că forma și numărul de aripioare afectează funcționarea radiatorului.
Caracteristicile de design ale radiatoarelor
După ce au fost nedumeriți să asambleze un radiator potrivit pentru LED-uri cu propriile mâini, mulți își pun întrebarea destul de firească „care este mai bine?” Într-adevăr, astăzi există două grupuri de radiatoare care diferă prin caracteristicile de design:
- ca acul. Sunt mai des folosite pentru sistemele de răcire de tip natural. Astfel de modele sunt folosite pentru LED-uri de mare putere;
Radiator cu ac
- cu nervuri. Folosit în sistemele de răcire forțată. Ele sunt alese în funcție de parametrii geometrici. Cu toate acestea, ele pot fi folosite și pentru a răci LED-uri de mare putere.
Radiator cu aripioare
Atunci când alegeți tipul de radiator, trebuie amintit că aparatul pasiv cu ac depășește eficiența modelului cu aripioare cu 70%.
Un radiator de orice design (nervat sau ac) poate avea diferite forme:
- pătrat;
- rundă;
- dreptunghiular.
Opțiunea de radiator potrivită pentru LED-uri trebuie selectată în funcție de nevoile de răcire.
Caracteristici de calcul
Calculul circuitului pentru crearea unui radiator cu propriile mâini ar trebui să înceapă întotdeauna cu selectarea bazei elementului. Nu uitați că ratingul de aici ar trebui să corespundă nu numai potențialului de asamblare a radiatorului, ci și pentru a preveni crearea de pierderi suplimentare. În caz contrar, un dispozitiv de casă va avea o eficiență scăzută. Și, în primul rând, pentru aceasta este necesar să se calculeze aria radiatorului.
Ce ar trebui să includă calculul unui astfel de parametru ca suprafață:
- modificarea aparatului;
- care este zona de împrăștiere;
- indicatoare de aer ambiental;
- materialul din care este realizat radiatorul.
Asemenea nuanțe trebuie luate în considerare atunci când se proiectează un nou calorifer și nu se reface unul vechi. Cel mai important factor pentru auto-asamblarea unui radiator va fi indicatorul puterii maxime admisibile a elementului de schimb de căldură.
Există două moduri de a calcula suprafața unui radiator.
Prima metodă de calcul. Pentru a determina suprafața necesară, trebuie să utilizați formula F = a x S x (T1 - T2), unde:
- F este fluxul de căldură;
- S este aria suprafeței radiatorului;
- T1 este un indicator al temperaturii mediului care elimină căldura;
- T2 este temperatura suprafeței încălzite;
- a - coeficient care reflectă transferul de căldură. Acest coeficient pentru suprafețele nelustruite este convențional luat egal cu 6-8 W / (m2K).
Circumferinţă
Când utilizați această metodă de calcul, trebuie reținut că o placă sau o nervură are două suprafețe pentru disiparea căldurii. În acest caz, calculul suprafeței acului se efectuează folosind circumferința (π x D), care trebuie înmulțită cu indicatorul de înălțime.
A doua metodă de calcul. Aici folosim o formulă oarecum simplificată derivată experimental. În acest caz, se utilizează formula S = x W, unde:
- S este aria schimbătorului de căldură;
- M este puterea inactiv a LED-ului;
- W este puterea furnizată (W).
Mai mult, dacă se realizează un aparat din aluminiu cu nervuri, datele obținute de specialiștii taiwanezi pot fi folosite în calcule:
- 60 W - de la 7000 la 73000 cm2;
- 10 W - aproximativ 1000 cm2;
- 3 W - de la 30 la 50 cm2;
- 1 W - de la 10 la 15 cm2.
Dar într-o astfel de situație, trebuie amintit că datele de mai sus sunt potrivite pentru condițiile climatice din Taiwan. În cazul nostru, acestea ar trebui luate numai atunci când se efectuează calcule preliminare.
Material pentru realizarea unui radiator
Durata de viață a LED-urilor depinde direct de ce material este utilizat în semiconductor, precum și de calitatea sistemului de răcire.
Atunci când alegeți un material pentru un radiator, trebuie să vă ghidați după următoarele:
- materialul trebuie să aibă o conductivitate termică de cel puțin 5-10 W;
- nivelul conductibilității termice trebuie să fie peste 10 W.
În acest sens, pentru fabricarea unui radiator, merită să utilizați următoarele materiale:
- aluminiu. Versiunea din aluminiu este cea mai des folosită astăzi pentru răcirea LED-urilor. Dar, în același timp, radiatorul din aluminiu are un dezavantaj semnificativ - este format dintr-un număr de straturi. Ca urmare a acestei structuri, aparatul din aluminiu provoacă rezistență termică. Ele pot fi depășite doar cu ajutorul unor materiale adiționale conductoare de căldură, care pot fi plăci izolatoare;
Notă! Radiatorul din aluminiu, în ciuda dezavantajului său, face o treabă excelentă de disipare a căldurii. Utilizează o placă de aluminiu care este suflată de un ventilator.
Radiator din aluminiu
- ceramică. Radiatoarele ceramice au căi speciale prin care este condus curentul. LED-urile sunt lipite pe aceleași piste. Astfel de produse sunt capabile să disipeze de două ori mai multă căldură;
- cupru. Există o placă de cupru aici. Are o conductivitate termică mai mare decât aluminiul. Dar cuprul este inferior aluminiului ca caracteristici tehnice și greutate. În același timp, cuprul nu este un metal maleabil, iar după prelucrare rămân multe resturi;
Radiator din cupru
- plastic. Avantajele includ costuri accesibile, precum și un nivel ridicat de fabricabilitate. În același timp, minusurile de aici sunt o conductivitate termică mai mică.
După cum puteți vedea, cea mai bună opțiune din punct de vedere al prețului și calității ar fi realizarea unui calorifer DIY pentru LED-uri din aluminiu. Să aruncăm o privire la mai multe moduri în care puteți face un radiator pentru LED-uri.
Cum sunt realizate radiatoarele
Nu toți radioamatorii preiau de bunăvoie fabricarea unor astfel de dispozitive. La urma urmei, va juca un rol principal. Durata de viață a instalației de iluminat din LED-uri depinde de cât de bine este realizat radiatorul cu propriile mâini. Prin urmare, mulți oameni preferă să nu-și asume riscuri și să cumpere dispozitive pentru sistemul de răcire din magazinele specializate.
Radiator de casa pentru diode
Exista insa situatii cand nu se poate cumpara, dar se poate face din mijloace improvizate, care se gasesc fara probleme in laboratorul de acasa al oricarui radioamator. Și aici sunt potrivite două metode de fabricație.
Prima metodă de auto-asamblare
Cel mai simplu design pentru un calorifer de casă, desigur, va fi un cerc. Poate fi tăiat astfel:
- tăiați un cerc dintr-o foaie de aluminiu și faceți numărul necesar de tăieturi pe el;
Cerc de tăiere din aluminiu
- apoi îndoiți puțin înapoi. Rezultatul este un fel de ventilator;
- de-a lungul axelor este necesară îndoirea a 4 antene. Cu ajutorul lor, dispozitivul va fi atașat de corpul lămpii;
- LED-urile de pe un astfel de radiator pot fi fixate cu pastă termică.
Radiator gata făcut pentru diode rotunde
După cum puteți vedea, aceasta este o metodă de fabricație destul de simplă.
A doua modalitate de auto-asamblare
Aparatul de răcire, care va fi conectat la LED-uri, poate fi realizat independent dintr-o bucată de țeavă, care are o secțiune transversală dreptunghiulară, precum și dintr-un profil de aluminiu. Aici vei avea nevoie de:
- masina de spalat presa cu diametrul de 16 mm;
- teava 30x15x1,5;
- pasta termica KTP 8;
- profil în formă de W 265;
- adeziv topit la cald;
- șuruburi autofiletante.
Facem un radiator după cum urmează:
- găurim trei găuri în țeavă;
Opțiune conductă radiator
- apoi gaurim profilul. Va fi folosit pentru montarea la lampă;
- atașăm LED-urile la țeavă, care va acționa ca bază a radiatorului, folosind lipici fierbinte;
- la îmbinările elementelor radiatorului se aplică un strat de pastă termică KTP 8;
- rămâne de asamblat structura folosind șuruburi autofiletante echipate cu o șaibă cu presă.
Această metodă va fi ceva mai dificil de implementat decât prima opțiune.
Concluzie
Știind ce este un radiator conectat la LED-uri, este foarte posibil să-l faci cu propriile mâini din mijloace improvizate. Asamblat corespunzător, nu numai că vă va ajuta să răciți eficient instalația de iluminat, ci și să evitați situația de scădere a duratei de viață a LED-ului.
Dispozitivul și principiile de funcționare a unui radiator pentru LED-uri. Reguli de alegere a materialului și a zonei piesei. Facem un calorifer cu propriile noastre mâini rapid și ușor.
Convingerea larg răspândită că LED-urile nu se încălzesc este o concepție greșită. A apărut deoarece LED-urile de putere redusă nu sunt fierbinți la atingere. Chestia este că sunt echipate cu radiatoare - calorifere.
Principiul de funcționare al radiatorului
Principalul consumator de căldură generată de LED este aerul ambiant. Particulele sale reci se apropie de suprafața încălzită a schimbătorului de căldură (radiator), se încălzesc și se repezi în sus, făcând loc pentru noi mase reci.
La ciocnirea cu alte molecule, căldura este distribuită (disipată). Cu cât suprafața radiatorului este mai mare, cu atât mai intens va transfera căldura de la LED în aer.
Citiți mai multe despre cum funcționează LED-urile.
Cantitatea de căldură absorbită de masa de aer pe unitatea de suprafață nu depinde de materialul radiatorului: eficiența unei „pompe de căldură” naturale este limitată de proprietățile sale fizice.
Materiale pentru confectionare
Radiatoarele pentru răcirea LED-urilor variază ca design și material.
Aerul ambiental poate primi nu mai mult de 5-10 W de la o singură suprafață. Atunci când alegeți un material pentru realizarea unui radiator, trebuie luată în considerare următoarea condiție: conductivitatea sa termică trebuie să fie de cel puțin 5-10 W. Materialele cu un parametru mai mic nu vor putea transfera toată căldura pe care o poate lua aerul.
Conductivitatea termică peste 10 W va fi excesivă din punct de vedere tehnic, ceea ce va atrage costuri financiare nejustificate fără a crește eficiența radiatorului.
Pentru fabricarea radiatoarelor se folosesc in mod traditional aluminiul, cupru sau ceramica. Recent, au apărut produse din materiale plastice care disipează căldura.
Aluminiu
Principalul dezavantaj al unui calorifer din aluminiu este structura cu mai multe straturi. Acest lucru duce inevitabil la apariția rezistențelor termice tranzitorii, care trebuie depășite prin utilizarea unor materiale conductoare de căldură suplimentare:
- adezivi;
- plăci izolatoare;
- materiale pentru umplerea golurilor de aer etc.
Radiatoarele din aluminiu se găsesc cel mai des: sunt bine presate și se descurcă destul de tolerabil cu disiparea căldurii.
Radiatoare din aluminiu de 1w pentru LED-uri
Cupru
Cuprul are o conductivitate termică mai mare decât aluminiul, astfel încât în unele cazuri utilizarea lui pentru fabricarea radiatoarelor este justificată. În general, acest material este inferior aluminiului în ceea ce privește ușurința construcției și fabricabilitatea (cuprul este un metal mai puțin maleabil).
Fabricarea unui radiator de cupru prin presare - cea mai economică - este imposibilă. Și tăierea dă un procent mare de deșeuri de material scump.
Radiatoare de cupru
ceramică
Una dintre cele mai de succes opțiuni pentru un radiator este un substrat ceramic, pe care sunt aplicate în mod preliminar căile de transport de curent. LED-urile sunt lipite direct de ele. Acest design permite eliminarea de două ori mai multă căldură decât radiatoarele metalice.
Bec radiator ceramic
Materiale plastice care disipează căldura
Din ce în ce mai mult, există informații despre perspectivele de înlocuire a metalului și a ceramicii cu plastic termodispersiv. Interesul pentru acest material este de înțeles: plasticul este mult mai ieftin decât aluminiul, iar fabricabilitatea sa este mult mai mare. Cu toate acestea, conductivitatea termică a plasticului obișnuit nu depășește 0,1-0,2 W / m.K. Este posibil să se obțină o conductivitate termică acceptabilă a plasticului prin utilizarea diferitelor materiale de umplutură.
La înlocuirea unui calorifer din aluminiu cu unul din plastic (de dimensiuni egale), temperatura în zona de alimentare cu temperatură crește doar cu 4-5%. Avand in vedere ca conductivitatea termica a plasticului care disipa caldura este mult mai mica decat a aluminiului (8 W/m.K fata de 220-180 W/m.K), putem concluziona ca materialul plastic este destul de competitiv.
Bec termoplastic radiator
Caracteristici de design
Radiatoarele constructive sunt împărțite în două grupe:
- ca acul;
- cu nervuri.
Primul tip este folosit în principal pentru răcirea naturală a LED-urilor, al doilea pentru răcirea forțată. Cu aceleași dimensiuni generale, un radiator cu ac pasiv este cu 70 la sută mai eficient decât unul cu aripioare.
Radiatoare tip ac pentru LED-uri de mare putere și smd
Dar asta nu înseamnă că radiatoarele cu plăci (cu aripioare) sunt potrivite doar pentru a lucra în tandem cu un ventilator. În funcție de dimensiunile lor geometrice, pot fi folosite și pentru răcirea pasivă.
Lampa LED cu radiator cu aripioare
Atenție la distanța dintre plăci (sau ace): dacă este de 4 mm - produsul este proiectat pentru disiparea naturală a căldurii, dacă distanța dintre elementele radiatorului este de numai 2 mm - trebuie echipat cu ventilator.
Ambele tipuri de radiatoare pot fi pătrate, dreptunghiulare sau rotunde în secțiune transversală.
Calculul suprafeței radiatorului
Metodele pentru calcularea cu precizie a parametrilor unui radiator implică luarea în considerare a mai multor factori:
- parametrii aerului ambiental;
- zona de dispersie;
- configurația radiatorului;
- proprietățile materialului din care este realizat schimbătorul de căldură.
Dar toate aceste subtilități sunt necesare pentru ca proiectantul să dezvolte radiatorul. Radioamatorii folosesc cel mai adesea radiatoare vechi preluate de la echipamente radio care și-au servit viața. Tot ce trebuie să știe este care este puterea maximă de disipare a schimbătorului de căldură.
Ф = а х Sх (Т1 - Т2), unde
- Ф - flux de căldură (W);
- S este suprafața radiatorului (suma suprafețelor tuturor aripioarelor sau acelor și substratului în mp). Când se calculează suprafața, trebuie avut în vedere că o nervură sau o placă are două suprafețe de disipare a căldurii. Adică, aria radiatorului unui dreptunghi cu o suprafață de 1 cm2 va fi de 2 cm2. Suprafața acului se calculează ca circumferință (π x D) înmulțită cu înălțimea acestuia;
- T1 este temperatura mediului de îndepărtare a căldurii (limită), K;
- T2 este temperatura suprafeței încălzite, K;
- a este coeficientul de transfer termic. Pentru suprafețele nelustruite se ia egal cu 6-8 W / (m2K).
Există o altă formulă simplificată obținută experimental, prin care puteți calcula suprafața necesară a radiatorului:
S = x W, unde
- S este aria schimbătorului de căldură;
- W este puterea furnizată (W);
- M este puterea inactiv a LED-ului.
Pentru radiatoarele cu aripioare din aluminiu, puteți folosi datele aproximative furnizate de specialiștii taiwanezi:
- 1 W - de la 10 la 15 cm2;
- 3 W - de la 30 la 50 cm2;
- 10 W - aproximativ 1000 cm2;
- 60 W - de la 7000 la 73000 cm2.
Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că datele de mai sus sunt inexacte, deoarece sunt indicate în intervale cu o decolare destul de mare. În plus, aceste valori au fost determinate pentru clima din Taiwan. Ele pot fi folosite doar pentru calcule preliminare.
Puteți obține cel mai de încredere răspuns despre metoda optimă de calcul a suprafeței radiatorului în următorul videoclip:
Fă-o singur
Radioamatorii se angajează rareori la fabricarea radiatoarelor, deoarece acest element este un lucru responsabil care afectează direct durabilitatea LED-ului. Dar în viață există diferite situații în care trebuie să te chinuiești cu un radiator din instrumentele disponibile.
Opțiunea 1
Cel mai simplu design al unui calorifer de casă este un cerc tăiat dintr-o foaie de aluminiu cu crestături făcute pe ea. Sectoarele rezultate sunt ușor îndoite (se dovedește ceva care arată ca un rotor de ventilator).
4 antene sunt îndoite de-a lungul axelor radiatorului pentru a atașa structura de corpul lămpii. LED-ul poate fi fixat cu șuruburi autofiletante prin unsoare termică.
Opțiunea 1 - calorifer din aluminiu de casă
Opțiunea 2
Un calorifer pentru un LED poate fi realizat manual dintr-o bucată de țeavă dreptunghiulară și un profil de aluminiu.
Materiale necesare:
- teava 30x15x1,5;
- masina de spalat presa cu diametrul de 16 mm;
- adeziv topit la cald;
- pasta termica KTP 8;
- profil 265 (în formă de W);
- șuruburi autofiletante.
Pentru îmbunătățirea convecției, în țeavă sunt găurite trei găuri cu diametrul de 8 mm, iar în profil sunt găurite găuri cu diametrul de 3,8 mm pentru fixarea acestuia cu șuruburi autofiletante.
LED-urile sunt lipite de țeavă - baza radiatorului - cu lipici termofuzibil.
La îmbinările pieselor radiatorului se aplică un strat de pastă termică KTP 8. Apoi se montează structura cu șuruburi autofiletante cu șaibă presată.
Metode de atașare a LED-urilor la un radiator
LED-urile sunt atașate la calorifere în două moduri:
- mecanic;
- prin lipire.
Puteți lipi LED-ul pe adeziv termofuzibil. Pentru a face acest lucru, o picătură de adeziv este aplicată pe suprafața metalică, apoi este plasat un LED pe aceasta.
Pentru a obține o conexiune puternică, LED-ul trebuie apăsat cu o greutate mică timp de câteva ore - până când adezivul este complet uscat.
Cu toate acestea, majoritatea radioamatorilor preferă fixarea mecanică a LED-urilor. Acum sunt produse panouri speciale, cu care puteți monta rapid și fiabil LED-ul.
Unele modele au cleme pentru optica secundară. Instalarea este simplă: un LED este instalat pe calorifer, pe acesta există o priză, care este atașată la bază cu șuruburi autofiletante.
Dar nu numai radiatoarele cu LED-uri pot fi realizate singur. Pentru iubitorii de plante, vă recomandăm să vă familiarizați cu LED-ul.
Răcirea de înaltă calitate a LED-ului este cheia durabilității LED-ului. Prin urmare, alegerea unui radiator trebuie abordată cu maximă seriozitate. Cel mai bine este să folosiți schimbătoare de căldură gata făcute: acestea sunt vândute în magazinele de radio. Radiatoarele nu sunt ieftine, dar sunt ușor de instalat, iar LED-ul protejează mai fiabil împotriva căldurii în exces.
