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

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 gemakkelijk een radiator met onze eigen handen.

De algemene opvatting dat LED's niet opwarmen is een misvatting. Het is ontstaan omdat low-power LED's 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), warmen op en stromen naar boven, om plaats te maken voor nieuwe koude massa's.

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

Lees meer over de werkingsprincipes van leds.

De hoeveelheid warmte die door de luchtmassa per oppervlakte-eenheid wordt geabsorbeerd, is niet afhankelijk van het materiaal van de radiator: het rendement 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 een enkel 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 moet minimaal 5-10 W zijn. Materialen met een kleinere parameter kunnen niet alle warmte overbrengen die lucht kan opnemen.

Thermische geleidbaarheid boven 10 W zal technisch buitensporig zijn, wat ongerechtvaardigde financiële kosten met zich meebrengt zonder de efficiëntie van de radiator te verhogen.

Voor de vervaardiging van radiatoren worden traditioneel aluminium, koper of keramiek gebruikt. BIJ recente tijden producten gemaakt van warmteafvoerende kunststoffen verschenen.

Aluminium

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

zelfklevende stoffen;
isolerende platen;
materialen die luchtgaten opvullen, enz.

Aluminium radiatoren zijn de meest voorkomende: ze zijn goed geperst en kunnen de warmteafvoer redelijk goed aan.

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 op - de meest economische - methode te drukken. En snijden geeft een groot percentage verspilling van duur materiaal.

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 afvoeren in vergelijking met metalen radiatoren.

Lamp met keramisch koellichaam

Warmteafvoerende kunststoffen

In toenemende mate is er informatie over de mogelijkheden om metaal en keramiek te vervangen door thermisch dissiperende kunststof. Interesse in dit materiaal is begrijpelijk: plastic kost veel minder dan aluminium en de maakbaarheid is veel hoger. De thermische geleidbaarheid van gewoon plastic is echter niet groter dan 0,1-0,2 W / m.K. Door het gebruik van verschillende vulstoffen is het mogelijk om acceptabele thermische geleidbaarheid van kunststoffen te bereiken.

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

Lamp met thermoplastisch koellichaam

Ontwerpkenmerken

Structurele radiatoren zijn onderverdeeld in twee groepen:

naald;
geribbeld.

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

Naaldtype koellichamen voor high power en smd LED's

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

LED-lamp met geribbeld koellichaam

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

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

Berekening radiatoroppervlak

Methoden voor het nauwkeurig berekenen van de parameters van een radiator houden rekening met veel factoren:

omgevingslucht parameters;
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 stralers van afgedankte radioapparatuur. Het enige dat ze moeten weten, is wat het maximale vermogensverlies 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 warmteafvoerende oppervlakken heeft. Dat wil zeggen, het koellichaamgebied van een rechthoek met een oppervlakte van 1 cm2 zal 2 cm2 zijn. Het oppervlak van de naald wordt berekend als de omtrek (π x D) vermenigvuldigd met de hoogte;
T1 is de temperatuur van het warmteafvoerende medium (grens), K;
T2 is de temperatuur van het verwarmde oppervlak, K;
a is de warmteoverdrachtscoëfficiënt. Voor ongepolijste oppervlakken wordt aangenomen dat dit 6-8 W/(m2K) is.

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

S = x W, waarbij

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

Voor aluminium lamellenradiatoren 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 U kunt het radiatoroppervlak berekenen in de volgende video:

doe-het-zelf

Radioamateurs nemen zelden de fabricage 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 verschillende situaties wanneer je een koellichaam moet maken met geïmproviseerde middelen.

Optie 1

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

4 antennes zijn gebogen langs de assen van de straler om de structuur aan het lamplichaam te bevestigen. De LED kan met zelftappende schroeven door de koelpasta heen worden bevestigd.

Optie 1 - zelfgemaakte aluminium radiator

Optie 2

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

Benodigde materialen:

pijp 30x15x1,5;
persring met een diameter van 16 mm;
hete lijm;
koelpasta 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 de bevestiging met zelftappende schroeven.

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

Bij de voegen van de radiatordelen wordt een laag koelpasta KTP 8 aangebracht, waarna de constructie met zelftappende schroeven met een persring wordt gemonteerd.

Methoden voor het bevestigen van LED's aan een radiator

LED's worden op twee manieren aan koellichamen bevestigd:

mechanisch;
lijmen.

U kunt de LED op hete lijm lijmen. Voor dit op metalen oppervlak er wordt een druppel lijmmassa aangebracht, dan zit er een LED op.

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

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

Sommige modellen hebben klemmen voor secundaire optica. De installatie is eenvoudig: op de radiator is een LED geïnstalleerd, daarop bevindt zich een fitting, die met zelftappende schroeven aan de basis wordt bevestigd.

Maar niet alleen radiatoren voor de LED kunnen onafhankelijk worden gemaakt. Liefhebbers van planten wordt aangeraden zich vertrouwd te maken 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: ze worden verkocht in radiowinkels. Radiatoren zijn niet goedkoop, maar ze zijn eenvoudig te installeren en de LED beschermt betrouwbaarder tegen overtollige warmte.

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

Radiatoren voor het koelen van LED's

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

Waarom is een koellichaam nodig?

Voordat u verder gaat met: 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 een radiator voor hen goed te kunnen vervaardigen, is het noodzakelijk om een bepaalde berekening uit te voeren. Allereerst moet deze berekening zowel spanningsmetingen als stroomsterkte omvatten. Bovendien moet eraan worden herinnerd dat elk elektrisch intensief apparaat, inclusief LED's, de neiging heeft om op te warmen. Daarom is hier een koelsysteem nodig.
Houd er bij het rekenen rekening mee dat slechts 1/3 van het aangegeven vermogen van de lichtbron wordt omgezet in een lichtstroom (bijvoorbeeld 3-3,5 van de 10w). Daarom zal het belangrijkste deel zijn: warmteverlies. Om warmteverlies te minimaliseren en radiatoren te gebruiken.

Opmerking! Oververhitting van de LED leidt tot een verkorting van de levensduur. Door het gebruik van een straler verleng je dus ook de "levensduur" van de lichtbron.

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

door de body van het apparaat (niet altijd mogelijk om te implementeren);
door printplaat. Koeling wordt uitgevoerd via kleine geleidende paden waardoor stroom vloeit;
het gebruik van een radiator. Het is geschikt voor zowel boards 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 heatsink, die je 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 in de war door hun eigen handen om een radiator te monteren die geschikt is voor LED's, en daarom stellen velen de vrij logische vraag "welke is beter?". Tegenwoordig zijn er inderdaad twee groepen koellichamen, die verschillen in hun ontwerpkenmerken:

naald. Meest gebruikt voor koelsystemen natuurlijk type. Dergelijke modellen worden gebruikt voor krachtige LED's;

naaldradiator

geribbeld. Gebruikt in geforceerde koelsystemen. Ze zijn gekozen volgens: geometrische parameters:. Ze kunnen echter ook worden gebruikt om high-power LED's te koelen.

Vinnen radiator

Bij het kiezen van het type koellichaam moet eraan worden herinnerd dat het passieve apparaat met naald de efficiëntie van het geribbelde model met 70% overschrijdt.
Een radiator van elk ontwerp (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 classificatie hier niet alleen moet voldoen aan het potentieel van het geassembleerde koellichaam, maar ook om het ontstaan van extra verliezen te voorkomen. Anders zelfgemaakte apparaten een laag rendement zal hebben. En allereerst is het hiervoor noodzakelijk om het gebied van de radiator te berekenen.
Wat moet de berekening van een dergelijke parameter als oppervlakte omvatten:

apparaat modificatie;
wat is het verstrooiingsgebied;
indicatoren voor omgevingslucht;
het materiaal waarvan het koellichaam is gemaakt.

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

F is de warmtestroom;
S is het oppervlak van het koellichaam;
T1 - een indicator van de temperatuur van het medium dat warmte afvoert;
T2 is de temperatuur die het verwarmde oppervlak heeft;
a is de coëfficiënt die de warmteoverdracht weergeeft. Deze coëfficiënt voor ongepolijste oppervlakken wordt conventioneel verondersteld 6-8 W/(m2K) te zijn.

Omtrek

Bij het 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. Een enigszins vereenvoudigde, experimenteel afgeleide formule wordt hier gebruikt. In dit geval wordt de formule S = x W gebruikt, waarbij:

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

Als er bovendien een geribbeld aluminium apparaat moet worden vervaardigd, kunnen de door Taiwanese specialisten verkregen gegevens 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 worden bedacht dat de bovenstaande gegevens geschikt zijn voor: klimaat omstandigheden Taiwan. In ons geval moeten ze alleen worden genomen bij het uitvoeren van voorlopige berekeningen.

Materiaal koellichaam

De levensduur van LED's hangt direct 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 thermische geleidbaarheidsniveau 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 uitvoering wordt verreweg het meest gebruikt voor het koelen van leds. Maar tegelijkertijd heeft het aluminium koellichaam een aanzienlijk nadeel: het bestaat uit een aantal lagen. Als gevolg van deze structuur wekt het aluminium apparaat thermische weerstand op. Ze kunnen alleen worden overwonnen met behulp van extra warmtegeleidende materialen, die isolerende platen kunnen zijn;

Opmerking! aluminium radiator, ondanks zijn nadeel, gaat het goed om met warmteafvoer. Het maakt gebruik van een aluminium plaat, die door een ventilator wordt geblazen.

aluminium radiator

keramiek. Keramische koellichamen hebben speciale paden waardoor stroom wordt geleid. LED's zijn op dezelfde sporen gesoldeerd. Dergelijke producten kunnen twee keer zoveel warmte verwijderen;
koper. Hier zit een koperen plaat. Het heeft een hogere thermische geleidbaarheid dan aluminium. Maar koper is inferieur aan aluminium in technische specificaties en gewicht. Tegelijkertijd is koper geen smeedbaar 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, de meeste de beste optie voor de prijs en kwaliteit zal er een doe-het-zelf-vervaardiging zijn 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 nemen vrijwillig de fabricage van dergelijke apparaten op zich. 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 nemen velen liever geen risico en kopen apparaten voor het koelsysteem in gespecialiseerde winkels.

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 kunnen worden gevonden 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 maak erop benodigde hoeveelheid incisies;

Gesneden aluminium cirkel

dan buigen we een kleine sector. Het resultaat is een soort ventilator;
4 antennes moeten langs de assen worden gebogen. Met hun hulp wordt het apparaat aan het lamphuis bevestigd;
LED's op zo'n radiator kunnen worden vastgezet 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 worden gemaakt van een stuk pijp dat is voorzien van een rechthoekige doorsnede evenals aluminium profiel. Hier heb je nodig:

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

We maken een radiator als volgt:

boor drie gaten in de buis;

Radiatorpijp optie

Vervolgens boren we het profiel. Met zijn hulp zal de bevestiging aan de lamp worden uitgevoerd;
we bevestigen de LED's aan de buis, die zal dienen als de basis van het koellichaam, met behulp van hete lijm;
op de voegen van de radiatorelementen een laag koelpasta KTP 8 aanbrengen;
het blijft om de structuur te monteren met behulp van zelftappende schroeven die zijn uitgerust met een persring.

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

Conclusie

Als je weet wat een radiator is die is aangesloten op LED's, is het heel goed mogelijk om het zelf te maken met geïmproviseerde middelen. Zijn juiste 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 verstrooiing van krachtige LED's te kopen, maar de radiator is duur voor hen, want. heeft al tastbare afmetingen en massa. Ik bied mijn oplossing voor dit probleem aan. Zoals u 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. kan worden geschat dat voor 10 W LED je hebt ongeveer 200 vierkante cm nodig. Oppervlakte. Er werd besloten om dit gebied te bellen met een aluminium plaat, die in elke grote ijzerhandel te vinden is. Dit is wat er met mij is gebeurd.

Video-instructies voor het maken

En ik heb 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's +80º, waardoor deze radiator zonder geforceerde koeling kan worden gebruikt bij omgevingstemperaturen tot +50º. Het is niet verwonderlijk dat de radiator in feite praktisch niet opwarmt, want. zorgt voor een natuurlijke luchtcirculatie en je kunt de plaat gerust smaller nemen of de led krachtiger zetten, tot wel 50 watt. Al een paar 1000x15x2 mm gekocht. Als ze 10 mm breed verkochten, zou je het ook kunnen proberen. Overigens is het beter om te bevestigen met twee bouten of klinknagels, die gemakkelijk uit hetzelfde stuk aluminium strip te maken zijn.

Accessoires

Naast een aluminium strip van de dichtstbijzijnde bouwmarkt/markt heeft u wellicht ook nodig:

Let in dat laatste geval op de ingangsspanning van de driver. Ik gebruik 24 V voor mijn netwerk, maar voor 220 V vind je deze direct. Een pak van 10 stuks. goedkoper zal zijn.

De geclaimde levensduur van leds wordt geschat op tienduizenden uren. Om zoiets te bereiken hoog tarief, zonder de optische kenmerken te verslechteren, moeten high-power LED's worden gebruikt in combinatie met een koellichaam. Met 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 gedissipeerd in warmte. De exacte waarde van het rendement hangt af van het type emitterende diode en de fabricagetechnologie ervan. De efficiëntie van laagstroom-LED's 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% in warmte wordt verbruikt.

Wat de LED ook is, voor een stabiele en langdurige werking heeft deze een constante verwijdering van thermische energie van het kristal, dat wil zeggen een radiator, nodig. Bij zwakstroomleds vervullen de uitgangen (anode en kathode) de functie van een straler. In SMD 2835 neemt de anodeleiding bijvoorbeeld bijna de helft van de onderkant van het element in beslag. In high-power 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 het lichtgevende kristal vermindert de levensduur van het halfgeleiderapparaat aanzienlijk, draagt bij aan een soepel verlies van helderheid met een offset werklengte golven.

soorten

Structureel kunnen alle radiatoren in drieën worden verdeeld: grote groepen: lamellair, staaf 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 warmte over het gehele oppervlak van de radiator.

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

met natuurlijke ventilatie;
met geforceerde ventilatie.

Een led-koellichaam dat zonder ventilator wordt gebruikt, moet een lamellenafstand van minimaal 4 mm hebben. Anders is natuurlijke convectie niet voldoende om warmte met succes af te voeren. Een treffend voorbeeld zijn de koelsystemen van computerprocessors, waar door: krachtige ventilator de afstand tussen de ribben wordt teruggebracht tot 1 mm.

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

Materialen voor de vervaardiging van radiatoren

Momenteel worden high-power LED's voornamelijk gekoeld op aluminium radiatoren. Deze keuze is te danken aan de lichtheid, lage kosten, flexibiliteit in 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 zijn gedimensioneerd omdat koper twee keer zo goed is in het afvoeren van warmte als aluminium. De eigenschappen van materialen die het meest worden gebruikt om high-power LED's te koelen, zullen in meer detail worden bekeken.