При сглобяването на светодиодно устройство е важно да се избере, проектира и инсталира система за охлаждането му, радиатор за светодиоди. Ако термичният режим на светодиода не е избран правилно, това в крайна сметка ще доведе до прегряване и повреда.
Защо да охлаждате светодиода
Идеята, че светодиодът не се загрява неправилно. Тя е изградена върху факта, че докосването на такова устройство с ниска мощност, не усеща топлината. Според закона за запазване на енергията: енергията не се появява от нищо и не изчезва без следа, а се превръща от един вид в друг. Светодиодите, като твърди източници на светлина, излъчват видимата част от спектъра и излъчват топлина. В резултат на термоелектрични явления, възникващи в полупроводниковите светодиоди, се отделя топлина. В зависимост от температурата на подгряване на светодиодите, нейните индикатори и характеристики се променят. Такава силна зависимост от показателите за температурата води до факта, че:
Фиг. 1. График на зависимостта на относителния светлинен поток от температурата на прехода (MKR LED)
- полупроводникови преход по време на нагряване на LED кристал разгражда, и той бързо износва, и живота на операцията намалява;
- термичната граница на светодиодите, след която се случва повредата, се достига след повишаване на температурата до 150 ° C. В зависимост от използваните материали, количеството на светлинния поток и периода на износване се променят;
- постепенно намалява броясветлинен поток, отразяващ кривите на зависимостта, показани на фиг. 1;
- промени в температурата и стойността на директното падане на напрежението на светодиода. При нагряване на светлинния източник индексът на директното падане на напрежението се увеличава. На криви кривите изобразяват тази зависимост.
Горните причини са сериозна причина за намаляване на температурата на водата от светодиодното устройство.
Как се охлажда светодиодът
Ефикасен начин за охлаждане на кристала е да се отстрани излишната топлина, като се използва феноменът на топлопроводимост.
Радиаторите се използват в радиоелектрониката за разсейване на топлината, чрез която топлината се изхвърля в атмосферата по два начина. При първия метод на охлаждане - пасивната, една част от топлинните инфрачервени вълни се излъчват в атмосферата, а втората се дължи на конвекция на топъл въздух от радиатора (фиг. 2). В светлоизлъчващите диоди с ниска мощност, при този пасивен режим на топлинна конвекция, топлината се произвежда чрез метални контакти, индексът на топлопроводимост на който позволява да се отстрани достатъчно количество от неговия излишък от кристала. По-дългите контакти позволяват по-добро разпределение и разсейване на топлината върху борда. Недостатъкът на пасивния метод е големият размер, теглото и високата цена на инсталиране на топлина.
Фиг. 2. Пасивен режим на топлинна конвекция
Турбулентната конвекция се отнася до втория метод на активно охлаждане. За излъчване на топлина от мощни LED устройства на монтирания на радиатора монтиранкристална подплата
Размерите, формата и броят на ръбовете на радиатора зависят пряко от мощността на диода. В системата са вградени механични устройства и вентилатори, които създават активен въздушен поток (фиг. 3). Например, 20 вата в предните фарове на автомобил от бизнес класа, принудени да вкарат вградения в Culler. Този метод е по-продуктивен, но се прилага само в условия на добро време и липса на силно замърсяване на помещението.
Фиг Вентилатори за режим на активно охлаждане
Инсталирането на радиатора намалява процеса на прегряване на светодиода, което позволява няколко пъти да се увеличи живота му.
видове радиатори
Преди сглобяването на устройството е необходимо да се определи вида на използвания радиатор:
- щифт или игла (Фиг. 5);
- оребрени (фиг. 4).
Ако е необходимо, естественото охлаждане на светлинния източник е първият тип, а в случай на принудително - второто. Обикновено щифтове, със същия размер с оребрени, по-продуктивни с 70%.
Фигура 4. Радиатор
Типът радиатор на оребрения тип се използва главно в активния метод за отстраняване на топлината. Но с определени геометрични параметри, той се използва пасивно.
Фиг. 5 Игла Радиатор
Когато разстоянието между иглите е 4 mm, устройството е предназначено за естествено разсейване на топлината, а при разстояние от 2 mm радиаторът е оборудван с вентилатор.
Материали за радиатори
За дълга и продуктивна работаLED е много важно да вземете качествен материал за радиатора. Избира се според определени изисквания и показатели. Топлинната проводимост трябва да бъде в рамките на 6-10 W. При по-ниска скорост материалът няма да носи топлината, която влиза във въздуха. С топлопроводимост от повече от 10 W, производителността на устройството с технически показатели няма да се увеличи, а цената на материала ще бъде прекомерна цена на парите. Най-важните материали в производството са алуминий, керамика, мед. В редки случаи устройството е произведено от материали, които са част от пластмасата, които допринасят за разсейването на топлината.
LED радиаторът най-често е изработен от пресован алуминий, тъй като е по-добре от другите материали да отклоняват топлината. Основният недостатък на алуминиевия радиатор за светодиодите е големият брой слоеве в продукта, което улеснява появата на преходна топлинна устойчивост. За да се преодолее това съпротивление, е необходимо да се добавят към продуктите материали, които имат топлопроводимост и запълват въздушните слоеве: лепила, изолационни плочи и др.
Предимството на медния радиатор, в сравнение с алуминия, е по-високата топлопроводимост. Липсата му в по-голямото тегло на продукта и по-малката толерантност на метала. Методът на пресоване на мед и рязане чрез рязане на много скъпи производствени методи.
По-подходящ вариант за отвеждане на топлината е керамичната подложка. Светлинните диоди са запоени към токопроводимите траектории, което позволява да се увеличи разсейването на топлината два пъти в сравнениерадиатори от метал.
Разсейване на пластмасовата топлина на цена, по-ниска от тази на алуминиев продукт. Тъй като топлинната проводимост на самата пластмаса е - 0,2 W /m, е възможно да се постигне приемлив индекс, само за сметка на добавянето на пълнители. Ако алуминиевият радиатор се замени с пластмаса, със същия размер, температурата в зоната на снабдяване ще се увеличи с 5%.
Изчисляваме площта на радиатора
Отбележете, че за правилното изчисляване на площта на радиатора, вземете предвид параметрите на полезната площ на разсейването, а не на повърхността.
При изчисляване на полезната площ (S), количеството площи на ръбовете и субстратите в квадратни метри. Необходимо е да се има предвид, че всеки ръб има две повърхности. В този случай S топлопроводимостта с правоъгълна форма S - 1 cm2 е - 2 cm2.
В резултат на експериментите беше изчислена формулата за изчисляване на необходимата площ за отвеждане на топлината:
S = (22 - (M x 1,5)) x W, в което
S - площ на разсейване на топлината на радиатора; Номинална мощност W (W); Светодиод M-power. За радиатори с плоска форма, изработени от алуминий, тайванските експерти могат да направят следните оценки:
- 1 W: 10? 15 cm2;
- 3 W: 30? 50 cm2;
- 10 W: около 1000 cm2;
- 60 W: 7000 73000 cm2.
Тъй като обхватът на тези данни е голям и се определя в условия за южния климат, стойностите не са напълно точни и са подходящи за предварителни изчисления.
По-подробна информация за изчисляването на площта на радиатора може да бъдепрочетете видеоклип.
Как да си направим радиатор със собствените си ръце
Радиатор - важна част от работата на светодиода, неговото качество зависи от дълготрайността на светодиода. За да направите своя собствена ръка, радиаторът от импровизирани материали може да бъде както следва:
- Собствено производство. Рязане на кръг от алуминий, разрязва краищата. Както е показано на фиг. 6, мустаците се огъват като вентилатор. 4 мустака се ремонтират поотделно по оста на топлоотвеждане за по-нататъшно закрепване на конструкцията към основата на светодиода. Можете да фиксирате конструкцията с винтове, предварително зададени термопаста.
Фиг. 6 Самостоятелен алуминиев радиатор. - При втория метод се използва профил (изработен от алуминий) и сечение на тръба с правоъгълно сечение 30x15x1,5. (Фиг. 7). Допълнителни материали: профил 265, шайба 16 мм, горещо лепила, термопаста, винтове. Първо, в тръбата 3 отвора се пробиват в 8 мм, след това в профила - 3,8 мм - за по-нататъшно фиксиране с винтове. Топимо лепилото на светлинния източник към тръбата, както и към основата, предварително нанесете термопастата на местата на залепените части. С помощта на винтове и пресови шайби се сглобява цялата конструкция.
За да бъде връзката силна, светодиодът след нанасянето на лепилото се притиска в продължение на четири часа без тежко натоварване.
Фигура 7. Профилна тръба за радиатор
При избора на радиатор за светоизлъчващ диод е необходимо да се вземе предвид вида на материала, от който е съставен и неговата площ. Неправилно подбраният радиатор значително ще намали живота на светодиода, а в някои случаи може и напълноизвади го от строя в първите часове на работа.
