Радиатор для светодиодов

Особенности охлаждения мощных светодиодов

Как указывалось ранее, обеспечить эффективный отвод тепла от светодиода можно при помощи организации пассивного или активного охлаждения. Светодиоды мощностью потребления до 10 вт целесообразно устанавливать на алюминиевые (медные) радиаторы, так как их массогабаритные показатели будут иметь приемлемые значения.

Применение пассивного охлаждения для светодиодных матриц мощностью 50 Вт и более становится затруднительным; размеры радиатора составят десятки сантиметров, а масса возрастёт до 200-500 грамм. В этом случае стоит задуматься о применении компактного радиатора вместе с небольшим вентилятором. Этот тандем позволит снизить массу и размеры системы охлаждения, но создаст дополнительные трудности. Вентилятор необходимо обеспечить соответствующим напряжением питания, а также позаботиться о защитном отключении светодиодного светильника в случае поломки кулера.

Существует ещё один способ охлаждения мощных светодиодных матриц. Он состоит в применении готового модуля SynJet, который внешне напоминает кулер для видеокарты средней производительности. Модуль SynJet отличается высокой производительностью, тепловым сопротивлением не больше 2 °C/Вт и массой до 150 г. Его точные размеры и вес зависят от конкретной модели. К недостаткам стоит отнести необходимость в источнике питания и высокую стоимость. В результате получается, что светодиодную матрицу в 50 Вт нужно крепить либо на громоздкий, но дешёвый радиатор, либо на маленький радиатор с вентилятором, блоком питания и системой защиты.

Каким бы ни был радиатор, он способен обеспечить хороший, но не самый лучший тепловой контакт с подложкой светодиода. Для снижения теплового сопротивления на контактируемую поверхность наносят теплопроводящую пасту. Эффективность её воздействия доказана повсеместным применением в системах охлаждения компьютерных процессоров. Качественная термопаста устойчива к затвердеванию и обладает низкой вязкостью. При нанесении на радиатор (подложку) достаточно одного тонкого ровного слоя на всей площади соприкосновения. После прижима и фиксации толщина слоя составит около 0,1 мм.

Что учитывать перед покупкой контроллера вентиляторов

Перед покупкой нового контроллера вентилятора или концентратора вентиляторов необходимо рассмотреть несколько вещей. Некоторые контроллеры вентиляторов имеют разные характеристики, количество каналов и, разумеется, программное обеспечение.

Эстетика контроллера вентиляторов

Большую часть времени контроллер вентилятора может быть скрытым. Иногда эти контроллеры вентиляторов проектируются так, чтобы они могли находиться внутри вашей системы и не выглядеть так, будто на вашем корпусе птицы свили гнездо.

Поддержка Pin

Различные контроллеры вентиляторов поддерживают разные типы контактов вентилятора; обычно это будет трёх- или четырёхконтактный.

3-контактные модели являются более сложными, чем старые 2-контактные модели, с двумя контактами для отрицательного и положительного тока и третьим контактом для контроля оборотов.

4-контактный вывод выполняет всё вышеперечисленное, но с добавлением дополнительного четвертого контакта, который предназначен для широтно-импульсной модуляции (ШИМ), работающей как переключатель, который постоянно включается и выключается, регулируя количество энергии на вентилятор.

Каналы

Количество каналов может варьироваться от контроллера к контроллеру

Важно убедиться, что вы получаете контроллер с нужным количеством каналов. Noctua в этом списке поддерживает только до трёх каналов, поэтому всегда следите за этим показателем!

Управление

Если какое-либо из этих устройств имеет элементы управления, они часто очень просты с ограниченными возможностями настройки. Программное обеспечение, такое как iCUE для Corsair Commander, превосходно и даёт вам реальную гибкость с конфигурациями. Другие варианты управления включают сенсорные экраны, такие как контроллер Thermaltake.

Дешевые теплоотводчики для любительских самооделок

Специально для радиолюбителей, которые любят экспериментировать с разными материалами для отвода тепла и при этом не хотят тратить деньги на дорогостоящие готовые изделия, дадим несколько рекомендаций по поиску и изготовлению радиаторов своими руками. Для охлаждения светодиодных лент и линеек прекрасно подойдёт мебельный профиль из алюминия. Это могут быть направляющие для шкафов-купе или кухонная фурнитура, остатки которой можно купить по себестоимости в мебельном магазине.

Для охлаждения светодиодных матриц 3-10 Вт подойдут радиаторы из советских магнитофонов и усилителей, которых более чем достаточно на радиорынках каждого города. Также можно использовать запчасти от старой оргтехники.

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

Как рассчитать площадь?

Применяют 2 способа вычисления параметра:

• проектный, при котором определяют геометрические размеры конструкции при требуемом температурном режиме;
• проверочный, предполагающий выполнение расчетов в обратной последовательности (при данных размерах радиатора вычисляют количество тепла, которое конструкция способна рассеивать).

Точный расчет

Около 70% потребляемой мощности преобразуется в тепло. При расчете параметров радиатора нужно знать количество рассеиваемой энергии.

Для его вычисления применяют формулу Т=k*UПР*IПР, где:

• PТ – преобразующаяся в тепло мощность (Вт);
• UПР – снижение напряжения при прохождении номинального тока по светодиоду (В);
• k – процент энергии, превращающейся в тепло (для мощных приборов составляет 0,7-0,8);
• IПР – номинальный ток (А).

На следующем этапе рассчитывают количество препятствий, находящихся на пути теплового потока. Каждый из таких объектов является сопротивлением, обозначаемым символами Rθ.

Систему охлаждения представляют как схему из параллельно-последовательного включения Rθja= Rθjc+ Rθcs+ Rθsa, где:

• Rθjc – сопротивление корпус-переход;
• Rθsa – радиатор-воздух;
• Rθcs – корпус-теплоотвод.

Если диод монтируется на печатную плату с использованием термопасты, их сопротивления также учитывают. Для вычисления значения Rθsa последовательно используют несколько формул.

Сначала – Rθja=(Tj-Ta)/Pт, где

• Rθja – сопротивление переход-воздух;
• Tj – наибольшая температура (справочное значение);
• Ta – показатель нагрева расположенных возле радиатора областей.

На втором этапе применяют формулу Rθsa= Rθja-Rθjc-Rθcs, где Rθjc и Rθcs – справочные величины. По рассчитанному Rθsa выбирают радиатор. Заявленный производителем параметр должен быть меньше полученного.

Приблизительный

Некоторые домашние мастера применяют радиаторы, извлеченные из старых электронных устройств. Для подсчета рассеиваемой такими деталями энергии используют формулу, не отличающуюся высокой точностью вычислений: Rθsa=50/√S, где S – площадь поверхности радиатора. Подставляя значение, полученное с учетом ребер и боковых граней, рассчитывают тепловое сопротивление.

Максимальную мощность вычисляют по формуле Pт=(Tj-Ta)/Rja. При расчете не учитывают множество факторов, отражающихся на работе системы охлаждения, – температурный режим светодиодов, направление ребер радиатора. Поэтому полученное значение умножают на 0,7.

Как сделать радиатор для светодиода своими руками?

Собрать простую алюминиевую конструкцию для маломощного осветительного прибора несложно. Для этого потребуется металлическая лента толщиной 2-3 мм.

Радиатор изготавливают так:

1. Делают на пластине надрезы с шагом 5 мм. Полученные сектора загибают, придавая конструкции вид крыльчатки.
2. Формируют отверстия для фиксации радиатора.

Сделать радиатор для светильника мощностью 10 Вт сложнее. Для этого потребуется 1 м алюминиевого профиля толщиной 2 мм, шириной 2 см. Сначала полосу разрезают на 8 частей. Отрезки укладывают друг на друга, делают сквозное отверстие, закрепляют элементы болтом с гайкой. Одну грань шлифуют для фиксации светодиодной ленты. Разгибают пластины в разные стороны. В местах установки модуля проделывают отверстия. Обрабатывают самодельный радиатор термоклеем, устанавливают матрицу, которую закрепляют саморезами.

Типы радиаторов

Некоторые соображения относительно пассивных тепловых конструкций, т.е радиаторов для светодиодов, для обеспечения хорошего управления температурой при работе светодиодов высокой мощности включают в себя:

Клей

Клей обычно используется для склеивания светодиодов и платы, а также платы и радиаторов. Использование теплопроводящего клея может дополнительно оптимизировать тепловые характеристики.

Радиатор

Радиаторы обеспечивают путь для прохождения тепла от светодиодного источника к внешней среде. Радиаторы могут рассеивать энергию тремя способами: проводимость (передача тепла от одного тела к другому), конвекция (передача тепла от твердого тела к движущейся жидкости, которая для большинства применений СИД будет воздухом) или излучение (передача тепла от двух тел различных температур поверхности через тепловое излучение ).

• Материал – Теплопроводность материала, из которого сделан радиатор, напрямую влияет на эффективность рассеивания за счет теплопроводности. Обычно это алюминий , хотя медь может использоваться с преимуществом для плоских радиаторов. Новые материалы включают термопласты, которые используются, когда требования к теплоотдаче ниже, чем нормальные, или сложная форма получит преимущество от литья под давлением, а также решения из натурального графита, которые обеспечивают лучшую теплопередачу, чем медь, с меньшим весом, чем алюминий, плюс возможность формования в комплекс. двумерные фигуры. Графит считается экзотическим решением для охлаждения и имеет более высокую стоимость производства.
• Форма – Термический перенос происходит на поверхности радиатора. Поэтому радиаторы должны иметь большую площадь поверхности. Эта цель может быть достигнута путем использования большого количества мелких ребер или увеличения размера самого радиатора.

Зависимость теплопроводности радиатора для светодиодов от формы

Хотя большая площадь поверхности приводит к лучшей эффективности охлаждения, между ребрами должно быть достаточно места, чтобы создать значительную разницу температур между ребром и окружающим воздухом. Когда ребра стоят слишком близко друг к другу, воздух между ними может стать почти такой же температуры, как ребра, так что передача тепла не произойдет. Следовательно, большее количество ребер не обязательно приводит к лучшей производительности охлаждения.

• Отделка поверхности – тепловое излучение радиаторов является функцией отделки поверхности, особенно при более высоких температурах. Окрашенная поверхность будет иметь большую излучательную способность, чем яркая, неокрашенная. Эффект наиболее заметен в плоских радиаторах, где около трети тепла рассеивается излучением. Кроме того, идеально плоская область контакта позволяет использовать более тонкий слой термопласта, что уменьшит тепловое сопротивление между радиатором и светодиодным источником. С другой стороны, анодирование или травление поверхности контакта также уменьшает тепловое сопротивление.
• Способ монтажа – крепления радиатора с помощью винтов или пружин часто лучше, чем обычные зажимы, теплопроводящий клей или клейкая лента.

Популярные статьи Открытка день рождения аппликация открытка гербарий бумага газетная картон клей ленты листья соломка

Для теплообмена между светодиодными источниками мощностью более 15 Вт и радиатором рекомендуется использовать материал теплопроводности интерфейса с высокой теплопроводностью (TIM), который создаст тепловое сопротивление на границе раздела ниже 0,2 К / Вт. В настоящее время наиболее распространенным решением является и материал с фазовым переходом , который наносится в виде твердой прокладки при комнатной температуре, но затем превращается в густую желатиновую жидкость, когда она поднимается выше 45 ° C.

Подготовительная работа

Первым делом нужно найти участок на поверхности карбида кремния, способный к излучению света. Для этого исходный материал придётся раздробить на несколько кусочков размером 2-5 мм. Затем каждый из них поочередно кладут на металлическую пластинку, подключенную к плюсу источника питания напряжением около 10В. Вторым электродом выступает острый щуп или игла, присоединённая к минусу источника питания.

Затем исследуемый кусочек нужно прижать пинцетом к пластине, и острой иглой прощупать его верхнюю часть в поисках светящегося участка. Таким образом, отбирают кристалл с наибольшей яркостью. Стоит отметить, что карбид кремния может излучать свет в спектре от оранжевого до зелёного.

Из чего изготавливаются?

Для охлаждения светодиодных элементов мощностью более 10W применяют алюминиевые радиаторы. Монтаж медного радиатора оправдан при изготовлении компактного светильника.

Из алюминия

Показатель теплопроводности этого металла составляет 200-235 Вт/м*К. Этот коэффициент у алюминия в 2 раза выше, чем у латуни и стали. Кроме того, материал легко поддается обработке. Для повышения теплопроводности радиаторную конструкцию анодируют (окрашивают в черный цвет).

Из керамики

Для производства радиаторов этот материал стал использоваться недавно. Керамика имеет среднюю теплопроводность, однако характеризуется низкой шероховатостью и не проводит электрический ток.

Из меди

Коэффициент теплопроводности металла достигает 400 Вт/м*К. В этом плане материал уступает только серебру. Однако медные радиаторы выпускаются намного реже, чем алюминиевые.

Это объясняется:

• большим весом конструкции;
• сложностью механической обработки;
• высокой стоимостью материала.

Использование меди повышает себестоимость осветительного прибора, делая его неконкурентоспособным.

Из термопластика

Теплопроводные полимеры уступают алюминию, однако имеют меньшие вес и стоимость. Производители светодиодных приборов используют материал для создания корпусов. При изготовлении светильников мощностью более 10 Вт термопластик не может конкурировать с металлами.

Работа системы охлаждения

Циркуляцию жидкости в системе охлаждения осуществляют по двум кругам: малому и большому.

По малому кругу жидкость циркулирует при пуске холодною двигателя, обеспечивая его быстрый прогрев в такой последовательности: жидкостной насос — распределительные трубы — рубашка охлаждения блока цилиндров — рубашка охлаждения головки блока цилиндров — верхний патрубок термостата (клапан закрыт) — перепускной шланг приемная полость жидкостного насоса.

По большому кругу жидкость циркулирует при прогретом двигателе: жидкостной насос (как и по малому кругу) — термостат (клапан открыт) — резиновый шланг — патрубок радиатора — верхний бачок радиатора — сердцевина радиатора — нижний бачок радиатора — патрубок — шланги — приемная полость жидкостного насоса.

Переохлаждение двигателя сопровождается ростом механических потерь из-за повышения вязкости масла, ухудшением процессов смесеобразования и сгорания, следствием чего является повышенный расход топлива. Конденсация паров воды в картерной полости холодного двигателя и на стенках цилиндров приводит к коррозии. В отрабатавших газах повышается содержание углеводородов не сгоревшего топлива и высокотоксичных альдегидных соединений.Принудительный отвод теплоты от деталей двигателя осуществляется с помощью жидкости или воздуха, в связи с чем различают двигатели жидкостного и воздушного охлаждения.

Радиатор является теплообменником системы охлаждения, где поступающая из двигателя жидкость передаст теплоту потоку воздуха.

Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков, соединенных между собой трубками, образующими его охлаждающую решетку (сердцевину ра­диатора). Верхний бачок радиатора имеет наливную горловину с пробкой, а нижний — сливной кран. В наливную горловину впаяна пароотводная трубка, соединенная с расширительным бачком. Пароотводная трубка за­глублена в радиатор, где отводимые пары конденсируются. К верхнему и нижнему бачкам припаяны боковые стойки. Стойки и пластина образуют каркас радиатора. Сердцевина радиатора состоит из нескольких рядов тру­бок, впаянных в верхний и нижний бачки. К трубкам крепятся гонкие ох­лаждающие пластины или гофрированные ленты, изготовленные из лату­ки, алюминия или красной меди.

Пробка заливной горловины в закрытых системах жидкостного охлажде­ния имеет два предохранительных клапана с уплотнительными резиновы­ми прокладками и пружинами. Паровой клапан регулируют на избыточное давление (0,145—0,160 МПа), воздушный клапан открывается при падении давленияв системе против атмосферного не более чем на 0,01 МПа.

При нормальном функционировании клапанов система охлаждения только кратковременно может сообщаться с окружающей средой или поло­стью расширительного бачка.

Жалюзи устанавливаются перед радиатором, с их помощью регулирует­ся количество воздуха, проходящего через сердцевину радиатора. Жалюзи изготовляются в виде набора вертикальных иди горизонтальных пластин — створок из оцинкованного железа, которые объединены общей рамкой и снабжены шарнирным устройством, обеспечивающим одновременный или групповой поворот их вокруг своей оси. Жалюзи прикрепляют к каркасу радиатора или к его наружной облицовке. Управление створками осущест­вляется вручную или с помощью устройства с термостатом.

Жидкостной насос создаст в системе охлаждения принудительную цир­куляцию жидкости. Применяют одноступенчатые жидкостные насосы цен­тробежного типа. Привод насоса, как правило, работает от шкива коленча­того вала посредством клиноременной передачи.

Жидкостной насос состоит из корпуса, вала привода с крыльчаткой, ступицы для крепления шкива привода, самоподжимной уплотняющей манжеты, двух латунных обойм, резиновой манжеты» уплотняющей шайбы ипружинного кольца. Вал насоса вращается на двух шарикоподшипниках.

Центробежные насосы одноступенчатого типа, рассчитанные на давле­ние и 0,04 —0,1 МПа, отличаются компактностью и обеспечивают доста­точную подачу жидкости при сравнительно больших зазорах между крыль­чаткой и стенками корпуса.

Вентилятор служит для создания воздушного потока, проходящего че­рез сердцевину радиатора, для охлаждения жидкости, протекающей по трубкам.

Обслуживание системы охлаждения гарантия нормальной работы вашего двигателя.

Теоретическое обоснование

Светодиоды работают при низком напряжении – порядка 2-3В. Но самое главное, для нормальной работы требуется не стабильность напряжения, а стабильность тока, по ним протекающего. При понижении тока снижается яркость свечения, а превышение приводит к выходу из строя диодного элемента. Полупроводниковые устройства, к которым относятся светодиоды, имеют ярко выраженную зависимость от температуры. При нагреве сопротивление перехода падает и возрастает прямой ток.

Простой пример: источник стабильного напряжения выдает 3В, при токе потребления светодиода 20мА. При повышении температуры напряжение на светодиоде остается неизменным, а ток возрастает вплоть до недопустимых значений.

Для исключения описанной ситуации, источники света на полупроводниках запитывают от стабилизатора тока, он же драйвер. По аналогии с люминесцентными лампами драйвер иногда называют балластом для светодиодов.

Наличие входного напряжение 220В вместе с требованием стабилизации тока приводит необходимости создания сложной схемы питания светодиодных ламп.

Что влияет на яркость ленты

Насколько яркой будет светодиодная лента при подключении к источнику питания, влияет несколько факторов:

1. Габариты лед-кристалла.
2. Плотность расположения светодиодов.
3. Честность производителя.

Существует несколько типоразмеров лэд-элементов, применяемых в самых ярких моделях светодиодных лент, и все они различаются по светимости:

1. Уровень яркости – не более 5 Лм. Применяются, как правило, в качестве дополнительного освещения, например, для декора потолка, шкафа-купе или рабочей площади стола.
2. 5050, 5055, 5060. Уровень светимости у таких лед-кристаллов достигает порядка 15 Лм, чего уже достаточно, чтобы использовать светодиодные полоски на их основе, как самостоятельные светильники. Мотка изделия достаточно на 7-9 кв. метров помещения.
3. Показатель яркости достигает значения почти в 30 люмен. Кроме того, поток света, создаваемый лентой на их основе, отличается узконаправленностью и большей мощностью. 5-метровый рулон расходуется на 11-13 м2 комнаты.
4. 5630 или 5730. Диоды этого типа отличаются самым ярким показателем светимости – до 75 Лм. Светодиодные ленты на их основе служат основным источником освещения в местах с просторным помещением – магазинах, выставках, залах.

Популярные статьи Мастер-класс открытка скрапбукинг новый год ассамбляж старые джинсы — великая вещь

Показатель плотности размещения диодов также влияет на уровень яркости светодиодной ленты. Например, изделия на базе лед-кристаллов 3528 степень светимости варьируется в следующих соответствующих пределах (количество лед – светимость в люменах):

1. 60 – 300.
2. 120 – 600.
3. 240 – 1200.

Как уже отмечалось, далеко не все производители идут честным путем, но пытаются сэкономить на комплектующих путем уменьшения или замены основных компонентов. При одинаковых внешних характеристиках и цене подделка будет отличаться в худшую сторону от оригинала яркостью, сроком службы и общим эксплуатационным качеством.

Распространённые виды

Имея в наличии специальный высокотемпературный паяльник и такой же припой, алюминий можно спаять, к примеру, с использованием канифоли.

Канифоль

Хотя канифоль является простейшим органическим флюсом, такой способ пайки требует отсека, из которого откачан воздух. Самостоятельно в домашних условиях спаять алюминий в безвоздушной среде весьма затруднительно. Жало паяльника обработано так, что на его конце имеется специальная канавка, облегчающая зачистку алюминиевой проволоки.

Порошковые

Чтобы избежать данных затруднений, и придуманы высокоактивные флюсы. Один из таких видов – порошковый состав. Пайка с его помощью требует паяльной лампы – газовой горелки, создающей концентрированный, узконаправленный поток пламени. Но отдельно вводить кислород в пламя запрещается – флюс быстро выгорает, а на спаиваемых деталях в точке соединения образуется новая окисная пленка.

Простейшие порошковые флюсы – лимонная и ацетилсалициловая кислоты. При пайке они выделяют большое количество паров, содержащих органические соли на основе этих кислот. Вдыхание этих паров небезопасно. Альтернатива – высокотемпературный порошковый флюс на основе натриевой соли борной кислоты: только при температуре свыше 700 градусов он приобретает вязкость, и его применение для алюминиевых сплавов весьма ограничено.

Паяльный жир можно измельчить в порошок. Он изготавливается на основе любого тугоплавкого жира, технического вазелина, парафина и иных органических реагентов, сохраняющих твёрдость при комнатной температуре. В качестве основных неорганических реагентов – вода, «очищенная» от ионов, хлорид цинка и хлорид аммония.

Жидкие

Жидкий флюс часто содержит в себе минеральную кислоту либо соль на её основе. Испарение этого флюса при пайке ещё более опасно для глаз и органов дыхания, чем всё те же лимонная и «аспириновая» кислоты.

Его основное достоинство – наивысшее качество пайки. Кислота, вступая в реакцию с алюминием, образует на его поверхности солевой слой, легко поддающийся пайке. Недостаток жидких флюсов – их остатки нужно смывать после окончания работ, чтобы не допустить коррозии.

Неисправности, связанные с воздействием высоких температур

Температура кристалла, определяющая параметры светового потока, цвет излучения и напряжение прямого смещения светодиода, зависит от температуры окружающей среды и нагрева протекающим электрическим током.

Световой поток Ф как функция температуры рассчитывается по следующей формуле:

Фv(Tj) = Фv(T2)e-kΔTj, (1)

Фv(T1) = Фv(T2)e-kΔTj,

где T1 — световой поток при Tj 1; T2 — световой поток при Tj 2; k — температурный коэффициент; ΔT — разность температур Tj (T2–T1).

Пример старения в результате повышения температуры приведен на рис. 1. Кривая показывает, что при росте температуры с 25 до 75 °C световой поток уменьшается почти вдвое.

Рис. 1. Зависимость светового потока от окружающей температуры для красного светодиода при неизменном токе (по документам, предоставленным компанией Lumileds)

Известные формулы теплотехники и экспериментальные наблюдения за регулированием температурных режимов позволили глубже понять механизм потерь мощности излучения, обусловленных разностью температур:

Rthja = (Tj–Ta)/P = ΔTj–Ta)–Ta)/P = ΔTja/P, (2)

где Tj = ΔTj+T; Rthja — потери, обусловленные разностью температур между переходом и окружающей средой; Tj — температура p-n-перехода; Ta — температура окружающей среды; P — полная мощность светодиода (If×Vf).

На практике фактическое значение температуры p-n-перехода рассчитывается следующим образом:

Tj = Rthja×P+Ta

Охлаждение своими руками

Это банальный радиатор из подручных средств, он получается довольно тонким и использовать его для более серьёзных светильников нельзя.

Если если оставить кулер, активное охлаждение светодиодов позволит использовать и более мощные LED. Такое решение создаст дополнительный шум от вентилятора и потребует дополнительного питания, плюс периодическое ТО кулера.

Сделав сборку нужной площади из таких профилей, вы можете получить неплохое охлождение, не забудьте все стыки промазать хотя бы тонким слоем термопасты. Стоит сказать, что есть специальный профиль для охлаждения, который выпускается промышленно самых разнообразных видов.

Еще один интересный вариант изготовления радиатора из листов алюминия. Такой метод позволит набрать практически любую необходимую площадь охлаждения. Смотрим видео:

Комплектующие для монтажа устройства

От деталей, поступающих в продажу вместе с радиатором, зависит качество его эксплуатации. Вместе с устройством предлагают два важных компонента: клапан для спуска воздуха и крепежи. Для многоквартирных домов их дополняют удлинителем протока.

Кран Маевского

Служит для отвода воздуха из системы. Помогает избавиться от газовых пробок, перегретого пара. Таким образом, позволяет снизить давление, повысившееся из-за долгой работы котла. Обязателен к установкам в обвязках закрытого типа дополненных циркуляционным насосом.

Справка. Желательно наличие клапана для спуска воды. Он будет служить той же цели, что кран Маевского, затрагивая жидкостную часть.

Кронштейны для крепления

Служат креплениями для радиатора. Обязательно присутствуют в комплекте с алюминиевым устройством.

Фото 2. Кронштейны для крепления алюминиевых радиаторов. Изделия уже вмонтированы в стену.

Их делят на три вида:

• Уголки для дерева.
• Штыри для стен из прочих материалов.
• Анкеры для любых поверхностей.

Для всех соединений с резьбой необходимы заглушки. Минимальный диаметр должен составлять один дюйм (25,4 мм). Для ниппелей они также нужны, но без ограничений по размеру.

Иногда алюминиевые радиаторы оборачивают прокладками с эффектом отражения тепла. Их размещают вдоль стены, уменьшая потери энергии в атмосферу. Материалом для изготовления служит фольга или порилекс. Вещество часто дополняют ещё одним слоем утеплителя, обычно пенопластом.

Удлинитель протока

Приспособление используют для повышения теплопроводности радиатора. Для этого последний должен содержать не менее 10 секций.

Обязательно боковое подключение к магистрали, поскольку алюминиевые устройства переправляют жидкость по диагонали

А также важно наличие запорных арматур на обеих трубах

Если условия соблюдены, для монтажа необязательно изменять текущую схему. В противном случае рекомендуется пригласить сантехника.

КАК ПРИДЕЛАТЬ РАДИАТОР К ДИОДУ

Собирая электронное устройство из набора электронных компонентов, попросту радиоконструктора, полезно ознакомиться с опытом предшественников, тех, кто уже его собрал и успел поделиться приобретённой информацией, например на сайтах «Радиосхемы», «Элво», «Технообзор» или «Эл-схема». Это не только убережёт от ошибок, но и даст возможность привнести в проект что-то новое, полезное для работы схемы собираемого устройства.

Набор для сборки блока питания был укомплектован выпрямительными диодами 1N5408, их максимальное обратное напряжение 1000 В, максимальный постоянный прямой ток 3 А. Выходное напряжение БП 0 – 30 В, а выходной ток от 2 мА до 3 А и уже собравший его радиолюбитель сетует на то. что эти диоды при токе даже 2 А нещадно греются и советует произвести их обязательную замену на более мощные. То, что греются не удивительно, ибо при выходном токе в 3 А выпрямительные диоды на входе должны быть установлены как минимум на 5 А. Однако при таком подходе, как минимум, треть компонентов любого набора для сборки электронных устройств придётся подвергать замене. Считаю правильнее подойти к этому вопросу более объективно и взвешенно. Так каждый радиолюбитель уже заранее знает, какой ток он реально собирается снимать с выхода собираемого БП. В данном конкретном случае это будет максимум 1 А, на всякий случай буду иметь ввиду кратковременно до 1,5 А. БП питания вполне выдержит эту нагрузку, но для того чтобы облегчить ему выполнение этой задачи можно кое что сделать.

Самый простой способ охлаждения электрорадиодеталей (ЭРИ) — пассивное отведение тепла с применением радиаторов. Он основан на явлениях теплопроводности материалов и естественной конвекции. Собственные размеры полупроводникового кристалла весьма малы, чтобы конвекции хватало для его охлаждения. А вот при закреплении корпуса электронного компонента на радиаторе многократно увеличивается площадь охлаждаемой поверхности. За счет теплопроводности тепло от корпуса охлаждаемой детали передается металлическому радиатору. Установка диодов на радиаторы охлаждения давно известна, но эти диоды должны быть соответствующей конструкции (с одного конца резьба с гайкой), а вот как быть с обычными выводными. И этот вопрос решён, так на платах подвергаемых разбору не редко можно видеть выводной диод оборудованный радиатором охлаждения. Нашлась даже парочка снятых, и если радиатор слева сделан из жести, то правый выглядит вполне солидно. Всё вместе взятое вдохновило.

Из листового железа вырезал полоски шириной по диаметру диодов и длиной в два раза больше их длины. Зачистил наждачкой и просверлил отверстия в соответствии с толщиной выводов у диодов. Расстояние отверстия от края чуть больше диаметра диода. Затем первый изгиб – загнутая плоскость плотно прилегает к корпусу диода. Второй изгиб – на уровне изгиба вывода, только вертикально вверх.

Осталось припаять изготовленный радиатор к выводу диода, олово обычное, вот только флюс применил Ф-38н, рекомендованный для стали. Для прилегания горизонтальной плоскости радиатора к корпусу перед пайкой фиксировал её пассатижами. В итоге получил диоды с радиаторами, которые свою функцию охлаждения будут выполнять исправно и избавят диоды от немалого количества избыточного тепла.

Это простейшие пластинчатые радиаторы, усовершенствованный теплоотвод представляет собой набор из нескольких пластин, загнутых в разные стороны. Для изготовления пластинчатых радиаторов следует использовать пластины с толщиной не менее 1,5 миллиметров. Лучшей эффективностью обладают теплоотводы, выполненные из меди.

Чуть более совершенный радиатор, возможно дальнейшее его усложнение. К недостаткам радиаторов относится относительно невысокая эффективность и значительные габариты: так на 1 Вт мощности требуется охлаждающая поверхность площадью от 25 до 250 см квадратных. Однако этот способ охлаждения не требует никаких последующих затрат после его организации и это объективно является абсолютным преимуществом перед прочими. Автор Babay iz Barnaula.

Процедура теплообмена

Чтобы поддерживать низкую температуру перехода и поддерживать на высоком уровне характеристики светодиода , следует рассмотреть каждый метод отвода тепла от светодиодов. Проводимость, конвекция и излучение являются тремя способами передачи тепла. Как правило, светодиоды заключены в прозрачную смолу , которая является плохим тепло проводником . Почти все выделяемое тепло проходит через обратную сторону чипа.

Тепло генерируется из PN-перехода электрической энергии, которая не была преобразована в полезный свет и передавалась во внешнюю среду по пути, от перехода к пайке, припой к плате, и от подложки к радиатору, а затем в атмосферу.

Типичный вид сбоку светодиода и его тепловая модель показаны на рисунках.

Температура перехода будет ниже, если тепловой импеданс меньше и аналогично, с более низкой температурой окружающей среды. Чтобы максимизировать полезный диапазон температуры окружающей среды для данного рассеивания мощности , общее тепловое сопротивление от соединения до окружающей среды должно быть минимизировано.

Значения термического сопротивления широко варьируются в зависимости от поставщика материала или компонента. Например, R JC будет варьироваться от 2,6 ° C / Вт до 18 ° C / Вт, в зависимости от производителя светодиода. Тепловое сопротивление материала термостойкости(TIM) также будет варьироваться в зависимости от выбранного типа материала. Обычные TIM – это эпоксидная смола, термопаста, чувствительный к давлению клей и припой.

Какой контроллер вентилятора купить?

Выбор лучшего контроллера вентилятора ПК стал намного проще (я надеюсь). Очевидный победитель в списке – могучий Corsair Commander Pro, и это определяется его функциональностью, а также отличным программным обеспечением. Хотя Commander Pro не оснащен сенсорным дисплеем, как у Thermaltake Commander, он, безусловно, хорошо справляется со своей задачей и имеет два отдельных канала для RGB-подсветки.

В качестве более бюджетного, простого контроллера вентиляторов мы выбрали DeepCool FH-10 – это то, что нужно, так как он доступен по непревзойденной стоимости. Для более низкопрофильной установки с меньшим количеством вентиляторов Noctua NA-FC1 является надежной опцией.

Конечно, то, что вы выбираете, полностью зависит от ваших предпочтений и сборки, но будьте уверены, что независимо от того, какой контроллер вентилятора вы выберете из этого списка, вы не будете разочарованы.