Doe-het-zelf-radiator voor een 50w LED-matrix. Radiatoren voor LED's: oppervlakteberekening, materiaalkeuze, doe-het-zelfproductie

05.03.2020

Het apparaat en de werkingsprincipes van de radiator voor LED's. Regels voor het kiezen van het materiaal en de oppervlakte van het onderdeel. We maken snel en eenvoudig een radiator met onze eigen handen.

De algemene opvatting dat LED's niet opwarmen is een misvatting. Het ontstond omdat LED's met een laag vermogen niet warm aanvoelen. Het punt is dat ze zijn uitgerust met koellichamen - radiatoren.

Het werkingsprincipe van het koellichaam

De belangrijkste verbruiker van de door de LED gegenereerde warmte is de omgevingslucht. De koude deeltjes naderen het verwarmde oppervlak van de warmtewisselaar (radiator), worden warm en snellen naar boven, waardoor er ruimte ontstaat voor nieuwe koude massa's.

Bij botsingen met andere moleculen wordt warmte verdeeld (verdreven). Hoe groter het oppervlak van het koellichaam, hoe intenser deze de warmte van de LED naar de lucht zal overbrengen.

Lees meer over de werkingsprincipes van LED's.

De hoeveelheid warmte die door de luchtmassa per oppervlakte-eenheid wordt geabsorbeerd, is niet afhankelijk van het materiaal van de radiator: de efficiëntie van een natuurlijke "warmtepomp" wordt beperkt door zijn fysieke eigenschappen.

Materialen voor productie

Radiatoren voor het koelen van LED's variëren in ontwerp en materiaal.

Omgevingslucht kan niet meer dan 5-10 W van één oppervlak opnemen. Bij het kiezen van een materiaal voor de vervaardiging van een radiator moet rekening worden gehouden met de volgende voorwaarde: de thermische geleidbaarheid ervan moet minimaal 5-10 W zijn. Materialen met een kleinere parameter zullen niet alle warmte kunnen overbrengen die lucht kan opnemen.

De thermische geleidbaarheid boven 10 W zal technisch buitensporig zijn, wat ongerechtvaardigde financiële kosten met zich mee zal brengen zonder de efficiëntie van de radiator te vergroten.

Voor de vervaardiging van radiatoren wordt traditioneel aluminium, koper of keramiek gebruikt. IN De laatste tijd er verschenen producten gemaakt van warmteafvoerende kunststoffen.

Aluminium

Het grootste nadeel van een aluminium radiator is het meerlaagse ontwerp. Dit leidt onvermijdelijk tot het optreden van voorbijgaande thermische weerstanden, die moeten worden overwonnen door extra warmtegeleidende materialen te gebruiken:

kleefstoffen;
isolatieplaten;
materialen die luchtspleten opvullen, enz.

Aluminium radiatoren komen het meest voor: ze zijn goed geperst en kunnen redelijk goed tegen warmteafvoer.

Aluminium koellichamen voor 1W LED's

Koper

Koper heeft een hogere thermische geleidbaarheid dan aluminium, dus in sommige gevallen is het gebruik ervan voor de vervaardiging van radiatoren gerechtvaardigd. In het geheel gegeven materiaal inferieur aan aluminium in termen van lichtheid van constructie en maakbaarheid (koper is een minder buigzaam metaal).

Het is onmogelijk om een koperen radiator te vervaardigen door middel van persen - de meest economische - methode. En snijden levert een groot percentage verspilling van duur materiaal op.

Koperen radiatoren

Keramiek

Een van de meest goede opties Het koellichaam is een keramisch substraat waarop voorlopig stroomvoerende sporen worden aangebracht. LED's worden er rechtstreeks op gesoldeerd. Met dit ontwerp kunt u twee keer zoveel warmte verwijderen in vergelijking met metalen radiatoren.

Lamp met keramisch koellichaam

Warmteafvoerende kunststoffen

Er is steeds meer informatie beschikbaar over de mogelijkheden om metaal en keramiek te vervangen door thermisch dissiperend plastic. De belangstelling voor dit materiaal is begrijpelijk: plastic kost veel minder dan aluminium en de maakbaarheid ervan is veel hoger. De thermische geleidbaarheid van gewoon plastic is echter niet groter dan 0,1-0,2 W / m.K. Het is mogelijk om een acceptabele thermische geleidbaarheid van kunststoffen te bereiken door het gebruik van verschillende vulstoffen.

Bij het vervangen van een aluminium radiator door een kunststof (van gelijke grootte) stijgt de temperatuur in de temperatuurtoevoerzone met slechts 4-5%. Gegeven dat de thermische geleidbaarheid van warmteafvoerend plastic veel minder is dan die van aluminium (8 W/m.K versus 220-180 W/m.K), kunnen we concluderen dat het plastic materiaal behoorlijk competitief is.

Lamp met thermoplastisch koellichaam

Ontwerpkenmerken

Structurele radiatoren zijn verdeeld in twee groepen:

naald;
geribbeld.

Het eerste type wordt voornamelijk gebruikt voor natuurlijke koeling van LED's, het tweede voor geforceerde koeling. Met gelijk totale afmetingen een passieve naaldradiator is 70 procent efficiënter dan een vinnenradiator.

Naaldtype koellichamen voor hoogvermogen- en smd-LED's

Maar dit betekent niet dat plaatradiatoren (lamellen) alleen geschikt zijn om in combinatie met een ventilator te werken. Afhankelijk van geometrische afmetingen kunnen ze ook gebruikt worden voor passieve koeling.

LED-lamp met geribbeld koellichaam

Let op de afstand tussen de platen (of naalden): als deze 4 mm is, is het product ontworpen voor natuurlijke warmteafvoer, als de opening tussen de radiatorelementen slechts 2 mm bedraagt, moet het zijn uitgerust met een ventilator.

Beide typen radiatoren kunnen vierkant, rechthoekig of rond in doorsnede zijn.

Berekening van het radiatoroppervlak

Bij methoden voor het nauwkeurig berekenen van de parameters van een radiator wordt rekening gehouden met veel factoren:

omgevingsluchtparameters;
verstrooiingsgebied;
radiatorconfiguratie;
eigenschappen van het materiaal waaruit de warmtewisselaar is gemaakt.

Maar al deze subtiliteiten zijn nodig voor een ontwerper die een koellichaam ontwikkelt. Radioamateurs gebruiken meestal oude radiatoren uit afgedankte radioapparatuur. Het enige wat ze moeten weten is wat de maximale vermogensdissipatie van de warmtewisselaar is.

F \u003d a x Sx (T1 - T2), waarbij

Ф – warmtestroom (W);
S is het oppervlak van de radiator (de som van de oppervlakken van alle vinnen of naalden en het substraat in m²). Bij het berekenen van het gebied moet er rekening mee worden gehouden dat de vin of plaat twee warmteafvoeroppervlakken heeft. Dat wil zeggen dat het koellichaamoppervlak van een rechthoek met een oppervlakte van 1 cm2 2 cm2 zal zijn. Het oppervlak van de naald wordt berekend als de omtrek (π x D) vermenigvuldigd met de hoogte;
T1 is de temperatuur van het warmteafvoermedium (grens), K;
T2 is de temperatuur van het verwarmde oppervlak, K;
a is de warmteoverdrachtscoëfficiënt. Voor ongepolijste oppervlakken wordt uitgegaan van 6-8 W/(m2K).

Er is nog een vereenvoudigde formule die experimenteel is verkregen en die kan worden gebruikt om het vereiste radiatoroppervlak te berekenen:

S = x W, waarbij

S is het warmtewisselaaroppervlak;
W - ingangsvermogen (W);
M is het ongebruikte vermogen van de LED.

Voor lamellenradiatoren van aluminium kunt u de geschatte gegevens van Taiwanese experts gebruiken:

1 W - van 10 tot 15 cm2;
3 W - van 30 tot 50 cm2;
10 W - ongeveer 1000 cm2;
60 W - van 7000 tot 73000 cm2.

Er moet echter worden opgemerkt dat de bovenstaande gegevens onnauwkeurig zijn, omdat ze worden aangegeven in bereiken met een vrij groot bereik. Daarnaast zijn deze waarden bepaald voor het klimaat van Taiwan. Ze kunnen alleen worden gebruikt voor voorlopige berekeningen.

Krijg het meest betrouwbare antwoord over de beste manier Je kunt het radiatoroppervlak berekenen in de volgende video:

Doe-het-zelf

Radioamateurs nemen zelden de vervaardiging van radiatoren over, omdat dit element een verantwoordelijke zaak is die rechtstreeks van invloed is op de duurzaamheid van de LED. Maar in het leven zijn er wel verschillende situaties wanneer je met geïmproviseerde middelen een koellichaam moet maken.

Optie 1

Het eenvoudigste ontwerp van een zelfgemaakte radiator is een cirkel uitgesneden uit een aluminiumplaat met daarop inkepingen. De resulterende sectoren zijn licht gebogen (het blijkt iets dat lijkt op een ventilatorwaaier).

Er zijn 4 antennes gebogen langs de assen van de radiator om de structuur aan het lamplichaam te bevestigen. De LED kan via de koelpasta worden vastgezet met zelftappende schroeven.

Optie 1 - zelfgemaakte aluminium radiator

Optie 2

De radiator voor de LED kan met de hand worden gemaakt uit een stuk rechthoekige buis en aluminiumprofiel.

Benodigde materialen:

pijp 30x15x1,5;
persring met een diameter van 16 mm;
hete lijm;
thermisch vet KTP 8;
profiel 265 (W-vormig);
zelftappende schroeven.

Om de convectie te verbeteren, worden drie gaten met een diameter van 8 mm in de buis geboord en worden gaten met een diameter van 3,8 mm in het profiel geboord voor bevestiging met zelftappende schroeven.

De LED's worden met hete lijm op de buis - de basis van de radiator - gelijmd.

Op de verbindingen van de radiatoronderdelen wordt een laag koelpasta KTP 8 aangebracht. Vervolgens wordt de constructie gemonteerd met behulp van zelftappende schroeven met een drukring.

Methoden voor het bevestigen van LED's aan een radiator

LED's worden op twee manieren aan koellichamen bevestigd:

mechanisch;
lijmen.

Je kunt de LED op hete lijm lijmen. Hiervoor op metalen oppervlak er wordt een druppel lijmmassa aangebracht, waarna er een LED op zit.

Voor het krijgen sterke verbinding de LED moet met een kleine belasting enkele uren worden ingedrukt - totdat de lijm volledig droog is.

De meeste radioamateurs geven echter de voorkeur mechanische bevestiging LED's. Er worden nu speciale panelen geproduceerd waarmee je de LED snel en betrouwbaar kunt monteren.

Sommige modellen hebben clips voor secundaire optiek. De installatie is eenvoudig: op de radiator wordt een LED geïnstalleerd, er wordt een fitting aan bevestigd, die met zelftappende schroeven aan de basis wordt bevestigd.

Maar niet alleen radiatoren voor de LED kunnen onafhankelijk worden gemaakt. Fans van planten worden geadviseerd om vertrouwd te raken met de LED.

Hoogwaardige koeling van de LED is de sleutel tot de duurzaamheid van de LED. Daarom moet de selectie van een radiator met alle ernst worden benaderd. Het is het beste om kant-en-klare warmtewisselaars te gebruiken: deze worden verkocht in radiowinkels. Radiatoren zijn niet goedkoop, maar ze zijn eenvoudig te installeren en de LED beschermt betrouwbaarder tegen overtollige hitte.

LED's verschenen pas een paar jaar geleden. Maar ze zijn er al in geslaagd hun leidende posities op de markt voor verlichtingsproducten te consolideren. Ze kunnen niet alleen worden gebruikt in verlichtingssystemen, maar ook in verschillende handwerk- of amateurcircuits. Als het om led gaat, moet er rekening worden gehouden met koelingsopties. Een manier om LED's te koelen is door een koellichaam te installeren.

Radiatoren voor het koelen van LED's

Ons artikel onthult u alle geheimen van hoe u op de juiste manier een koelapparaat met uw eigen handen kunt monteren en tegelijkertijd kunt monteren.

Waarom is een koellichaam nodig?

Voordat u doorgaat naar zelf montage koellichaam voor LED's, moet u de kenmerken van de lichtbron zelf kennen.
LED's zijn halfgeleiders met twee poten (“+” en “-”), d.w.z. ze hebben polariteit.

LED's

Om er op de juiste manier een radiator voor te kunnen vervaardigen, is het noodzakelijk om een bepaalde berekening uit te voeren. Allereerst moet deze berekening zowel spanningsmetingen als stroomsterkte omvatten. Bovendien moet er rekening mee worden gehouden dat elk elektrisch intensief apparaat, inclusief LED's, de neiging heeft om warm te worden. Daarom is hier een koelsysteem nodig.
Houd er bij het berekenen rekening mee dat slechts 1/3 van het aangegeven vermogen van de lichtbron wordt omgezet in een lichtstroom (bijvoorbeeld 3-3,5 van de 10 W). Daarom zal het grootste deel zijn warmteverlies. Om warmteverlies te minimaliseren en radiatoren te gebruiken.

Opmerking! Oververhitting van de LED leidt tot een verkorting van de levensduur. Daarom kunt u door het gebruik van een radiator ook de "levensduur" van de lichtbron verlengen.

Daarom hebben LED-circuits een koelcomplex voor alle hoofdelementen.
Om de elementen van het elektrische circuit, inclusief LED's, te koelen, kunt u tegenwoordig drie opties voor warmteafvoer gebruiken:

door de behuizing van het apparaat (niet altijd mogelijk om te implementeren);
door printplaat. Het koelen gebeurt via kleine geleidende paden waardoor stroom stroomt;
gebruik van een radiateur. Het is geschikt voor zowel borden als LED's.

Opmerking! In de laatste situatie is het noodzakelijk om correct te berekenen welk gebied het zou moeten zijn.

Radiator-LED

door de meesten effectieve manier LED-koeling is het gebruik van een koellichaam, dat u eenvoudig zelf kunt bouwen. Het belangrijkste om te onthouden is dat de vorm en het aantal vinnen de werking van het koellichaam beïnvloeden.

Ontwerpkenmerken van koellichamen

Velen zijn door hun eigen handen verbaasd over het samenstellen van een radiator die geschikt is voor LED's en stellen de vrij logische vraag "welke is beter?". Tegenwoordig zijn er inderdaad twee groepen koellichamen, die verschillen qua ontwerpkenmerken:

naald. Meestal gebruikt voor koelsystemen natuurlijke soort. Dergelijke modellen worden gebruikt voor krachtige LED's;

naaldradiator

geribbeld. Gebruikt in geforceerde koelsystemen. Ze worden gekozen op basis van geometrische parameters. Ze kunnen echter ook worden gebruikt om krachtige LED's te koelen.

Gevinde radiateur

Bij het kiezen van het type koellichaam moet er rekening mee worden gehouden dat het passieve naaldapparaat de efficiëntie van het geribbelde model met 70% overtreft.
Een radiator van welk ontwerp dan ook (geribbeld of naaldvormig) kan een andere vorm hebben:

vierkant;
ronde;
rechthoekig.

De koellichaamoptie die geschikt is voor LED's moet worden geselecteerd afhankelijk van de behoeften van het koelsysteem.

Computerfuncties

De berekening van het circuit voor het maken van een radiator met uw eigen handen moet altijd beginnen met de selectie van de elementbasis. Vergeet niet dat de beoordeling hier niet alleen moet voldoen aan het potentieel van het koellichaam dat wordt gemonteerd, maar ook aan het voorkomen van extra verliezen. Anders zelfgemaakte apparaat zal een laag rendement hebben. En allereerst is het hiervoor noodzakelijk om het oppervlak van de radiator te berekenen.
Wat zou de berekening van een dergelijke parameter als oppervlakte moeten omvatten:

wijziging van het apparaat;
wat is het verstrooiingsgebied;
omgevingsluchtindicatoren;
het materiaal waarvan het koellichaam is gemaakt.

Met dergelijke nuances moet bij het ontwerpen rekening worden gehouden nieuwe radiateur in plaats van de oude te renoveren. De belangrijkste indicator voor zelfassemblage van het koellichaam zal de indicator zijn van de maximaal toegestane vermogensdissipatie van het warmtewisselingselement.
Er zijn twee manieren om de oppervlakte van een radiator te berekenen.
De eerste rekenmethode. Om het benodigde oppervlak te bepalen, moet u de formule F = a x S x (T1 - T2) gebruiken, waarbij:

F is de warmteflux;
S is het oppervlak van het koellichaam;
T1 - een indicator van de temperatuur van het medium dat warmte verwijdert;
T2 is de temperatuur die het verwarmde oppervlak heeft;
a is de coëfficiënt die de warmteoverdracht weerspiegelt. Conventioneel wordt aangenomen dat deze coëfficiënt voor ongepolijste oppervlakken 6-8 W/(m2K) bedraagt.

Omtrek

Bij gebruik van deze berekeningsmethode moet er rekening mee worden gehouden dat een plaat of vin twee oppervlakken heeft voor warmteafvoer. In dit geval wordt de berekening van het oppervlak van de naald uitgevoerd met behulp van de omtrek (π x D), die moet worden vermenigvuldigd met de hoogte-indicator.
De tweede berekeningsmethode. Hier wordt een enigszins vereenvoudigde formule gebruikt die experimenteel is afgeleid. In dit geval wordt de formule S = x W gebruikt, waarbij:

S is het warmtewisselaaroppervlak;
M is het inactieve vermogen van de LED;
W - ingangsvermogen (W).

Als er bovendien een geribbeld aluminium apparaat moet worden vervaardigd, kunnen de gegevens verkregen door Taiwanese specialisten bij de berekeningen worden gebruikt:

60 W - van 7000 tot 73000 cm2;
10 W - ongeveer 1000 cm2;
3 W - van 30 tot 50 cm2;
1 W - van 10 tot 15 cm2.

Maar in een dergelijke situatie moet eraan worden herinnerd dat de bovenstaande gegevens geschikt zijn klimaat omstandigheden Taiwan. In ons geval mogen ze alleen worden gebruikt bij het uitvoeren van voorlopige berekeningen.

Materiaal koellichaam

De levensduur van LED's hangt rechtstreeks af van welk materiaal in de halfgeleider wordt gebruikt, evenals van de kwaliteit van het koelsysteem.
Bij het kiezen van een materiaal voor een koellichaam moet u zich laten leiden door het volgende:

het materiaal moet een thermische geleidbaarheid hebben van minimaal 5-10 W;
het niveau van de thermische geleidbaarheid moet hoger zijn dan 10 W.

In dit opzicht is het voor de vervaardiging van een koellichaam de moeite waard om de volgende materialen te gebruiken:

aluminium. De aluminium variant wordt veruit het meest gebruikt voor het koelen van leds. Maar tegelijkertijd heeft het aluminium koellichaam een aanzienlijk nadeel: het bestaat uit een aantal lagen. Als resultaat van deze structuur veroorzaakt het aluminiumapparaat thermische weerstand. Ze kunnen alleen worden overwonnen met behulp van extra warmtegeleidende materialen, zoals isolatieplaten;

Opmerking! aluminium radiateur, ondanks het nadeel, gaat goed om met warmteafvoer. Er wordt gebruik gemaakt van een aluminium plaat, die door een ventilator wordt geblazen.

aluminium radiateur

keramiek. Keramische koellichamen hebben speciale paden waardoor stroom wordt geleid. LED's worden op dezelfde sporen gesoldeerd. Dergelijke producten kunnen twee keer zoveel warmte verwijderen;
koper. Hier bevindt zich een koperen plaat. Het heeft een hogere thermische geleidbaarheid dan aluminium. Maar koper is inferieur aan aluminium technische specificaties en gewicht. Tegelijkertijd is koper geen kneedbaar metaal en na verwerking zijn er veel restjes;

koperen koellichaam

plastic. De voordelen omvatten betaalbare kosten, evenals hoog niveau maakbaarheid. Tegelijkertijd is er in de minnen minder thermische geleidbaarheid.

Zoals we zien, het meest de beste optie voor de prijs en kwaliteit komt er een doe-het-zelf-fabricage van een radiator voor aluminium LED's. Overweeg verschillende manieren om een koellichaam voor LED's te maken.

Hoe worden koellichamen gemaakt?

Niet alle radioamateurs ondernemen graag de vervaardiging van dergelijke apparaten. Het zal immers een leidende rol spelen. De levensduur van een verlichtingsinstallatie gemaakt van LED's hangt af van hoe goed het koellichaam met de hand is gemaakt. Daarom geven velen er de voorkeur aan geen risico's te nemen en apparaten voor het koelsysteem in gespecialiseerde winkels te kopen.

Zelfgemaakte radiator voor diodes

Maar er zijn situaties waarin het niet mogelijk is om te kopen, maar het kan worden gemaakt met geïmproviseerde middelen, die zonder problemen te vinden zijn in het thuislaboratorium van elke radioamateur. Er zijn hier twee productiemethoden.

De eerste manier van zelfmontage

Het eenvoudigste ontwerp voor een zelfgemaakte radiator is natuurlijk een cirkel. Het kan als volgt worden gesneden:

Knip een cirkel uit aluminiumplaat en teken deze erop benodigde hoeveelheid incisies;

Gesneden aluminium cirkel

dan buigen we een kleine sector. Het resultaat is een soort waaier;
4 antennes moeten langs de assen worden gebogen. Met hun hulp wordt het apparaat aan het lamplichaam bevestigd;
LED's op een dergelijke radiator kunnen worden bevestigd met koelpasta.

Kant-en-klare radiator voor ronde diodes

Zoals u kunt zien, is dit een vrij eenvoudige productiemethode.

De tweede manier van zelfmontage

Het koelapparaat dat op de LED's wordt aangesloten, kan onafhankelijk van een stuk pijp worden gemaakt rechthoekig gedeelte evenals aluminium profiel. Hier heb je nodig:

persring met een diameter van 16 mm;
pijp 30x15x1,5;
thermisch vet KTP 8;
W-profiel 265;
hete lijm;
zelftappende schroeven.

We maken een radiator als volgt:

boor drie gaten in de buis;

Optioneel radiatorleiding

Vervolgens boren we het profiel. Met zijn hulp wordt de bevestiging aan de lamp uitgevoerd;
we bevestigen de LED's met hete lijm aan de buis, die zal fungeren als de basis van het koellichaam;
breng op de verbindingen van de radiatorelementen een laag koelpasta KTP 8 aan;
het blijft nodig om de constructie samen te stellen met behulp van zelftappende schroeven uitgerust met een drukring.

Deze methode zal iets moeilijker te implementeren zijn dan de eerste optie.

Conclusie

Als je weet wat een radiator is die op LED's is aangesloten, is het heel goed mogelijk om deze met geïmproviseerde middelen zelf te maken. Zijn correcte montage helpt u niet alleen de verlichtingsinstallatie effectief te koelen, maar voorkomt ook dat de levensduur van de LED's wordt verkort.

Nu is het geen probleem om een aantal krachtige LED's te kopen, maar de radiator is er duur voor, omdat. heeft al tastbare afmetingen en massa. Ik bied mijn oplossing voor dit probleem aan. Zoals je weet, is het belangrijkste in de radiator het oppervlak, dus de naalden zijn het meest efficiënt. De gouden formule van een radiator kennen: 1 W = 10-30 vierkante cm. Er kan worden geschat dat voor 10 W LED je hebt ongeveer 200 vierkante cm nodig. gebied. Er werd besloten om dit gebied te bellen met een aluminium plaat, die te vinden is in elke grote bouwmarkt. Dit is wat er met mij is gebeurd.

Video-instructies voor het maken

En ik kreeg bijna 400 vierkante cm. radiatoroppervlak uit een strook van 1000x20x2 mm. Dit is genoeg voor 20W en zelfs 50W LED met een kleine ventilator.

Temperatuur

En voor mijn 10 W wordt, volgens de bekende afhankelijkheid (zie figuur), een delta van 30º verkregen.

Maximaal toegestane temperatuur LED +80º, waardoor deze radiator zonder geforceerde koeling kan worden gebruikt bij omgevingstemperaturen tot +50ºC. Het is niet verrassend dat de radiator in feite praktisch niet opwarmt, omdat. zorgt voor een natuurlijke luchtcirculatie en je kunt de plaat gerust smaller nemen of de LED krachtiger zetten, tot wel 50 watt. Heb er al een paar gekocht van 1000x15x2 mm. Als ze 10 mm breed verkochten, zou je het ook kunnen proberen. Het is trouwens beter om te bevestigen met twee bouten of klinknagels, die gemakkelijk te maken zijn uit hetzelfde stuk aluminiumstrip.

Accessoires

Naast een aluminium strip van de dichtstbijzijnde bouwmarkt/markt heb je mogelijk ook nodig:

Let in dat laatste geval op de ingangsspanning van de driver. Ik gebruik 24 V voor mijn netwerk, maar je kunt het meteen vinden op 220 V. Een verpakking van 10 stuks. zal goedkoper zijn.

De geclaimde levensduur van LED's wordt geschat op tienduizenden uren. Om zoiets te bereiken hoog tarief Zonder de optische eigenschappen te verslechteren, moeten krachtige LED's worden gebruikt in combinatie met een koellichaam. In dit artikel kan de lezer antwoorden vinden op vragen met betrekking tot de berekening en selectie van een radiator, hun wijzigingen en factoren die de warmteafvoer beïnvloeden.

En waarom is hij nodig?

Samen met andere halfgeleiderapparaten is de LED geen ideaal element met een coëfficiënt van 100% nuttige actie(efficiëntie). Het grootste deel van de energie die het verbruikt, wordt omgezet in warmte. De exacte waarde van het rendement hangt af van het type emitterende diode en de productietechnologie ervan. De efficiëntie van LED's met lage stroomsterkte is 10-15%, en voor moderne witte LED's met een vermogen van meer dan 1 W bereikt de waarde 30%, wat betekent dat de resterende 70% aan warmte wordt besteed.

Wat de LED ook is, voor een stabiele en langdurige werking heeft hij een constante verwijdering van thermische energie uit het kristal, dat wil zeggen een radiator, nodig. Bij leds met lage stroomsterkte vervullen de uitgangen (anode en kathode) de functie van een radiator. Bij SMD 2835 beslaat de anodeleiding bijvoorbeeld bijna de helft van de onderkant van het element. Bij krachtige LED's is de absolute waarde van het gedissipeerde vermogen enkele ordes van grootte groter. Daarom kunnen ze niet normaal functioneren zonder een extra koellichaam. Constante oververhitting van een lichtgevend kristal verkort de levensduur van een halfgeleiderapparaat aanzienlijk en draagt bij aan een soepel helderheidsverlies met een offset werklengte golven.

Soorten

Structureel kunnen alle radiatoren in drieën worden verdeeld grote groepen: lamellair, staafvormig en geribbeld. In alle gevallen kan de basis de vorm hebben van een cirkel, vierkant of rechthoek. De dikte van de basis is van fundamenteel belang bij het kiezen, omdat dit gebied verantwoordelijk is voor het ontvangen en gelijkmatig verdelen van de warmte over het gehele oppervlak van de radiator.

De vormfactor van de radiator wordt beïnvloed door de toekomstige werkingsmodus:

met natuurlijke ventilatie;
met geforceerde ventilatie.

Een LED-koellichaam dat zonder ventilator wordt gebruikt, moet een lamelafstand van minimaal 4 mm hebben. Anders zal natuurlijke convectie niet voldoende zijn om met succes warmte af te voeren. Een sprekend voorbeeld zijn de koelsystemen van computerprocessors, waar dit door wordt veroorzaakt krachtige ventilator de afstand tussen de ribben wordt teruggebracht tot 1 mm.

Bij het ontwerpen van LED-lampen wordt er veel belang aan gehecht verschijning, wat een enorme impact heeft op de vorm van het koellichaam. Het thermische energieverwijderingssysteem van een LED-lamp mag bijvoorbeeld niet verder gaan dan de norm peervormig. Dit feit dwingt ontwikkelaars om hun toevlucht te nemen tot verschillende trucs: gebruik printplaten met een aluminium basis en verbind ze met hete lijm met de behuizing van het koellichaam.

Materialen voor de vervaardiging van radiatoren

Momenteel worden krachtige LED's voornamelijk gekoeld op aluminium radiatoren. Deze keuze is te danken aan de lichtheid, lage kosten, flexibiliteit bij de verwerking en goede warmtegeleidende eigenschappen van dit metaal. Het monteren van een koperen koellichaam voor een LED is verantwoord in een armatuur waar allergrootste belang hebben een formaat omdat koper twee keer zo goed is in het afvoeren van warmte als aluminium. De eigenschappen van materialen die het meest worden gebruikt om krachtige LED's te koelen, zullen in meer detail worden bekeken.