- Расчет и изготовление радиатора для светодиодов
- Зачем диодам нужно охлаждение?
- Решаем проблему охлаждения
- Как подобрать радиатор?
- Считаем площадь
- Охлаждение своими руками
- Как закрепить светодиод
- Выводы
- Как и чем крепить 3Вт светодиоды к радиатору. Мой опыт.
- Как и чем крепить 3Вт светодиоды к радиатору. Мой опыт.
Расчет и изготовление радиатора для светодиодов
Светодиоды считаются одним из наиболее эффективных источников света, их световой поток доходит до фантастических значений, порядка 100 Лм/Вт. Люминесцентные лампы выдают в два раза меньше, а именно 50-70 Лм/Вт. Однако для долгой работы светодиода нужно выдерживать их тепловые режимы. Для этого применяются фирменные или самодельные радиаторы для светодиодов.
Зачем диодам нужно охлаждение?
Несмотря на высокие показатели светоотдачи светодиоды излучают света примерно на треть потребляемой мощности, а остальное выделяется в тепло. Если диод перегревается структура его кристалла нарушается, начинает деградировать, световой поток снижается, а степень нагрева лавинообразно увеличивается.
Причины перегрева светодиодов:
- Слишком большой ток;
- плохая стабилизация питающего напряжения;
- плохое охлаждение.
Первые две причины решаются применением качественного источника питания для светодиодов. Такие источники часто называют драйвер для светодиода. Их особенность заключается не в стабилизации напряжения, а именно в стабилизации выходного тока.
Дело в том, что при перегреве сопротивление светодиода снижается и ток, протекающий через него, возрастает. Если в качестве блока питания использовать стабилизатор напряжения – процесс получится лавинообразным: больше нагрев – больше ток, а больший ток – это больший нагрев и так по кругу.
Стабилизируя ток, вы отчасти стабилизируете и температуру кристалла. Третья причина – это плохое охлаждение для светодиодов. Рассмотрим этот вопрос подробнее.
Решаем проблему охлаждения
Маломощные светодиоды, например: 3528, 5050 и им подобные отдают тепло за счёт своих контактов, да и мощность у таких экземпляров гораздо меньше. Когда мощность прибора возрастает, появляется вопрос отвода лишнего тепла. Для этого применяют системы пассивного или активного охлаждения.
Пассивное охлаждение – это обычный радиатор, выполненный из меди или алюминия. О преимуществах материалов для охлаждения ходят споры. Достоинством такого типа охлаждение является – отсутствие шума и практически полное отсутствие необходимости его обслуживания.
Установка LED с пассивным охлаждением в точечный светильник
Активная система охлаждения – это способ охлаждения с применением внешней силы для улучшения отвода тепла. В качестве простейшей системы можно рассмотреть связку радиатор + кулер. Преимуществом является то, что такая система может быть значительно компактнее чем пассивная, до 10 раз. Недостатком — шум от кулера и необходимость его смазки.
Как подобрать радиатор?
Расчет радиатора для светодиода процесс не совсем простой, тем более для начинающего. Для его выполнения нужно знать тепловое сопротивление кристалла, а также перехода кристалл-подложка, подложка-радиатор, радиатор-воздух. Чтобы упростить решение многие пользуются соотношением 20-30 см 2 /Вт.
Это значит, что на каждый ватт LED света нужно использовать радиатор площадью порядка 30 см 2 .
Естественно, такое решение не является уникальным. Если ваша осветительная конструкция будет использоваться в подвальном прохладном помещении можно взять меньшую площадь, но при этом убедитесь, что температура светодиода в пределах нормы.
Предыдущие поколения LED комфортно чувствовали себя при температуре кристалла 50-70 градусов, новые светодиоды могут переноситьтемпературу до 100 градусов. Проще всего определить – прикоснуться рукой, если рука едва терпит – всё в порядке, а если кристалл может вас обжечь – принимайте решение для улучшения условий его работы.
Считаем площадь
Допустим мы имеем светильник мощностью 3Вт. Площадь радиатора для светодиода 3Вт, согласно описанному выше правилу будет равна 70-100см 2 . С первого взгляда может показаться большой.
Но рассмотрим расчет площади радиатора для светодиода. Для плоского пластинчатого радиатора площадь считается:
a * b * 2 = S
Где a, b – длины сторон пластины, S – полная площадь радиатора.
Откуда взялся коэффициент 2? Дело в том, что у такого радиатора две стороны и они равносильно отдают тепло окружающей среде, поэтому полная полезная площадь радиатора равна площади каждой из его сторон. Т.е. в нашем случае нужна пластина с размерами сторон 5*10см.
Для ребристого радиатора полная площадь равна – площади основания и площадям каждого из рёбер.
Охлаждение своими руками
Простейшим примером радиатора будет «солнышко», вырезанное из жести или листа алюминия. Такой радиатор может охладить 1-3Вт светодиодов. Скрутив два таких листа между собой через термопасту, можно увеличить площадь теплоотдачи.
Это банальный радиатор из подручных средств, он получается довольно тонким и использовать его для более серьёзных светильников нельзя.
Сделать своими руками радиатор для светодиода на 10W таким образом будет невозможно. Поэтому можно применить для таких мощных источников света радиатор от центрального процессора компьютера.
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.
Площадь радиатора для 10Вт светодиода будет довольно большой – порядка 300см 2 . Хорошим решением будет использование готовых алюминиевых изделий. В строительном или хозяйственном магазине вы можете приобрести алюминиевый профиль и использовать его для охлаждения мощных светодиодов.
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.
Если у вас нет возможности сделать радиатор охлаждения светодиодов своими руками вы можете поискать подходящие экземпляры в старой электронной аппаратуре, даже в компьютере. На материнской плате расположены несколько. Они нужны для охлаждения чипсетов и силовых ключей цепей питания. Отличный пример такого решения изображен на фото ниже. Их площадь обычно от 20 до 60см 2 . Что позволяет охлаждать светодиод мощностью 1-3 Вт.
Еще один интересный вариант изготовления радиатора из листов алюминия. Такой метод позволит набрать практически любую необходимую площадь охлаждения. Смотрим видео:
Как закрепить светодиод
Существует два основных способа крепления, рассмотрим оба из них.
Первый способ – это механический. Он заключается в том, чтобы прикрутить светодиод саморезами или другим крепежом к радиатору, для этого нужна специальная подложка типа «звезда» (см. star). К ней припаивается диод, предварительно смазанный термопастой.
На «пузе» у светодиода есть специальный контактный пятачок диаметром как сигарета типа slim. После чего к этой подложке припаиваются питающие провода, и она прикручивается к радиатору. Некоторые светодиоды поступают в продажу уже закреплённые на переходной пластине, как на фото.
Второй способ – это клеевой. Он пригоден как и для монтажа через пластину, так и без неё. Но метал к металлу крепить не всегда получается, чем приклеить светодиод к радиатору? Для этого нужно приобрести специальный термопроводящий клей. Он может встречаться как в хозяйственной, так и в магазине радиодеталей.
Выглядит результат такого крепления следующим образом.
Выводы
Как вы могли убедится радиатор для светодиода можно найти как в магазине, так и порывшись в своих старых приборах, или просто в залежах всяких мелочей. Не обязательно использовать специальное охлаждение.
Площадь радиатора зависит от ряда условий, таких как влажность, температура окружающего воздуха и материал радиатора, но при бытовом решении ими пренебрегают.
Всегда уделяйте особое внимание проверке тепловых режимов ваших устройств. Таким образом вы обеспечите их надёжность и долговечность. Можно определять температуру рукой, но лучше приобретите мультиметр с возможностью её измерения.
Источник
Как и чем крепить 3Вт светодиоды к радиатору. Мой опыт.
| 12:51 13.02.2019 | 130241 | url | |||||||
| 3 Вт светодиоды продаются в двух видах: 1. Отдельными смд компонентами 2. И на 20мм подложках (именно этот вариант нас и интересует) | ||||||||||
| 13:02 13.02.2019 | 130242 | url | |||||||
| 13:08 13.02.2019 | 130243 | url | |||||||
)
Собственно по теме, чем крепить!
Распространены два способа:
2. Шурупами через термопасту.
Первый способ дает достаточно большой градиент температуры — и как не крути светодиоды перегреваются и со временем выходят из строя.
Второй способ при использовании пасты кпт-8 первое время дает отличные результаты, но спустя полгода, паста рассыхается и значительно теряет свои теплопроводные характеристики, что в свою очередь приводит к повышенному шансу перегрева светодиода.
Пробовал пасту кпт-19, которая не рассыхается и лучше проводит тепло, но у нее есть важное отличие от кпт-8 — она проводит ток. да нам не важно то что изолированная подложка будет иметь хороший контакт с радиатором.
Но как я не старался, при монтаже немного пачкаю подводы этой пастой. И в итоге появляются токи утечки, которые выбивают мой УЗО.
| IAB83 / Ростислав | ||
| Краснодар | ||
| Сообщений: 1329 | ||
|
| Mihai |
| Он греется |
Крышка аквариума при этом есть и закрыта или вообще нет и конвекция свободная ?
| Mihai / Михаил | ||
 | ||
| Новороссийск | ||
| Сообщений: 13586 | ||
|
В итоге пришел к самому простому и лучшему способу!
клеить светодиоды на суперклей! (Супер момент или секундный клей, главное не клей-гель)
Да кажется это бредовой идеей! Но!
1. При хорошем прижиме — слой клея получается значительно тоньше чем термоклея или даже термопасты, что явно повышает теплопроводные свойство данного соединения, даже не смотря на то, что он хуже проводит тепло чем таже кпт-8
2. Надежно держит светодиоды.
3. Не портится со временем.
При приклеивании необходимо:
— срезать выступающие заусенцы с подложки светодиода
— при приклеивании хорошо прижать светодиод.
Собственно мой опыт показал, что этот способ не имеет себе равных!
Если у кого есть еще положительный опыт с другими способами крепления — прошу делиться.
| Mihai / Михаил | ||
| ||
| Новороссийск | ||
| Сообщений: 13586 | ||
|
| IAB83 |
| Крышка аквариума при этом есть и закрыта или вообще нет и конвекция свободная ? |
У меня все открыто.
В случае крышки, думаю стоит делать радиатор частью крышки — выводя все тепло наружу крышки.
| ARTy / Артем | |
 | |
| Краснодар | |
| Сообщений: 31 | |
|
суперклей. в лучшем случае 2-3 месяца и начинают отслаиваться. Причин много, в застывшем состоянии цианокрилат хрупкий и твердый. Ежедневные температурные противоречивые расширения со временем делают из него труху. Плюс — влажная среда.. Он от нее в труху и без расширений превращается
теплопроводный клей Кетлер. Почти три года, полет нормальный. Решил недавно сменить несколько светиков на другую температуру, с помощью ломика, лезвия и такой-то матери еле оторвал. Ни один светик пока не сдох.
| Mihai / Михаил | ||
| ||
| Новороссийск | ||
| Сообщений: 13586 | ||
|
| ARTy |
| суперклей. в лучшем случае 2-3 месяца и начинают отслаиваться. |
За два года использования ниодин не отслоился.
| ARTy |
| Решил недавно сменить несколько светиков на другую температуру, с помощью ломика, лезвия и такой-то матери еле оторвал. Ни один светик пока не сдох. |
У меня наоборот дохли именно на термоклее и пасте.
| Модератор | ||
 | ||
| Aqua-Set.RU | ||
| Сообщений: 385 | ||
|
Обсуждение реальной мощности 3Вт светодиодов перенес в соответствующую тему:
| pilot | ||
 | ||
| Крым | ||
| Сообщений: 204 | ||
|
Клеил вот на такой автомобильный уже три года и все работает отлично.
Сам герметик белого цвета,есть красный серый их не пробовал.
| Mihai / Михаил | ||
| ||
| Новороссийск | ||
| Сообщений: 13586 | ||
|
Так это же не термоклей.
| pilot | ||
| ||
| Крым | ||
| Сообщений: 204 | ||
|
Тонким слоем и в перед.
Не одного диода не сгорело и не отвалилось.
Написал свой опыт и он меня устраивает.
Как и чем крепить 3Вт светодиоды к радиатору. Мой опыт.
Источник