LED u shfaqën vetëm disa vjet më parë. Por ata tashmë kanë arritur të sigurojnë pozicionin e tyre lider në tregun e produkteve të ndriçimit. Ato mund të përdoren jo vetëm në sistemet e ndriçimit, por edhe në zanate të ndryshme ose skema amatore. Kur keni të bëni me LED, duhet të kujdeseni për opsionet e ftohjes. Një mënyrë për të ftohur LED është instalimi i një ngrohës.

Radiatorë për ftohje LED

Artikulli ynë do t'ju zbulojë të gjitha sekretet se si të montoni saktë dhe me duart tuaja një pajisje ftohëse.

Pse nevojitet një lavaman i nxehtësisë?

Para se të filloni vetë-montim lavaman ngrohjeje për LED, duhet të dini veçoritë e vetë burimit të dritës.
LED janë gjysmëpërçues që kanë dy këmbë ("+" dhe "-") d.m.th. kanë polaritet.

LED

Për të prodhuar siç duhet një radiator për ta, është e nevojshme të kryhet një llogaritje e caktuar. Para së gjithash, kjo llogaritje duhet të përfshijë matjet e tensionit si dhe rrymën. Për më tepër, duhet të mbahet mend se çdo pajisje elektrike intensive, përfshirë LED, ka një tendencë të nxehet. Prandaj, këtu nevojitet një sistem ftohjeje.
Kur bëni llogaritjet, mbani mend - vetëm 1/3 e fuqisë së specifikuar të burimit të dritës do të shndërrohet në fluks ndriçues (për shembull, 3-3,5 nga 10w). Prandaj, pjesa kryesore do të jenë humbjet e nxehtësisë. Për të minimizuar humbjen e nxehtësisë, përdoren radiatorë.

Shënim! Mbinxehja e LED çon në një ulje të jetës së tij të shërbimit. Prandaj, përdorimi i një radiatori ju lejon gjithashtu të zgjasni "jetën" e burimit të dritës.

Prandaj, qarqet LED kanë një kompleks ftohës për të gjithë elementët kryesorë.
Sot, për të ftohur elementët e qarkut elektrik, i cili përfshin LED, mund të përdorni tre opsione për heqjen e nxehtësisë:

• përmes trupit të pajisjes (jo gjithmonë e mundur);
• përmes bordi i qarkut të printuar. Ftohja ndodh përmes shtigjeve jo-primare përçuese nëpër të cilat rrjedh rryma;
• duke përdorur një radiator. Përshtatet si për pllaka ashtu edhe për LED.

Shënim! Në situatën e fundit, është e nevojshme të llogaritet saktë saktësisht se cila zonë duhet të jetë.

Ngrohës LED

Më së shumti mënyrë efektive Ftohja LED është të përdorni një radiator, të cilin mund ta ndërtoni lehtësisht vetë. Gjëja kryesore për t'u mbajtur mend është se funksionimi i lavamanit ndikohet nga forma dhe numri i pendëve.

Karakteristikat e projektimit të ngrohësve

Të hutuar për të mbledhur një radiator të përshtatshëm për LED me duart e tyre, shumë bëjnë pyetjen mjaft logjike "cila është më mirë?" Në të vërtetë, sot ekzistojnë dy grupe të ngrohësve që ndryshojnë në karakteristikat e tyre të projektimit:

• në formë gjilpëre. Më shpesh përdoret për sistemet e ftohjes natyrale. Modele të tilla përdoren për LED të fuqishëm;

Radiator me gjilpërë

• me brinjë. Përdoret në sistemet e ftohjes së detyruar. Ato zgjidhen në varësi të parametrave gjeometrikë. Për më tepër, ato mund të përdoren gjithashtu për të ftohur LED me fuqi të lartë.

Radiator me fije

Kur zgjidhni llojin e lavamanit të nxehtësisë, duhet të mbani mend se pajisja pasive e gjilpërës tejkalon efikasitetin e modelit me pendë me 70%.
Një radiator i çdo dizajni (me fund ose në formë gjilpëre) mund të ketë forma të ndryshme:

• katror;
• rrumbullakët;
• drejtkëndëshe.

Opsioni i ftohësit i përshtatshëm për LED duhet të zgjidhet në varësi të nevojave për ftohje.

Karakteristikat kompjuterike

Llogaritja e një qarku për krijimin e një radiatori me duart tuaja duhet të fillojë gjithmonë me zgjedhjen e bazës së elementit. Mos harroni se vlerësimi këtu duhet të korrespondojë jo vetëm me potencialin e lavamanit të montuar të nxehtësisë, por edhe për të parandaluar krijimin e humbjeve shtesë. Përndryshe aparate shtëpiake do të ketë efikasitet të ulët. Dhe para së gjithash, për këtë është e nevojshme të llogaritet zona e radiatorit.
Çfarë duhet të përfshijë llogaritja e një parametri të tillë si zona:

• modifikimi i pajisjes;
• cila është zona e dispersionit;
• treguesit e ajrit të ambientit;
• materiali nga i cili është bërë ftohësi.

Nuanca të tilla duhet të merren parasysh kur po projektohet një radiator i ri, në vend që të rimodelohet një i vjetër. Treguesi më i rëndësishëm për vetë-montimin e një lavaman nxehtësie do të jetë treguesi i shpërndarjes maksimale të lejueshme të fuqisë së elementit të shkëmbimit të nxehtësisë.
Ka dy mënyra për të llogaritur zonën e radiatorit.
Metoda e parë e llogaritjes. Për të përcaktuar zonën e kërkuar, duhet të përdorni formulën F = a x S x (T1 – T2), ku:

• F-rrjedhja e nxehtësisë;
• S - sipërfaqja e lavamanit të nxehtësisë;
• T1 është një tregues i temperaturës së mediumit që largon nxehtësinë;
• T2 është temperatura e sipërfaqes së nxehtë;
• a është një koeficient që pasqyron transferimin e nxehtësisë. Ky koeficient për sipërfaqet e palustruara supozohet në mënyrë konvencionale të jetë 6-8 W/(m2K).

Perimetri

Duke përdorur këtë metodë llogaritjeje, është e nevojshme të mbani mend se pllaka ose brinja ka dy sipërfaqe për heqjen e nxehtësisë. Në këtë rast, llogaritja e sipërfaqes së gjilpërës kryhet duke përdorur perimetrin (π x D), i cili duhet të shumëzohet me treguesin e lartësisë.
Metoda e dytë e llogaritjes. Këtu përdoret një formulë disi e thjeshtuar e nxjerrë eksperimentalisht. Në këtë rast, përdoret formula S = x W, ku:

• S-zona e shkëmbyesit të nxehtësisë;
• M – fuqia LED e papërdorur;
• W – fuqia e furnizuar (W).

Për më tepër, nëse prodhohet një aparat alumini me shirita, mund të përdorni të dhënat e marra nga specialistët tajvanezë në llogaritjet:

• 60 W - nga 7000 në 73000 cm2;
• 10 W – rreth 1000 cm2;
• 3 W - nga 30 në 50 cm2;
• 1 W - nga 10 në 15 cm2.

Por në një situatë të tillë, është e nevojshme të mbani mend se të dhënat e mësipërme janë të përshtatshme për kushtet klimatike të Tajvanit. Në rastin tonë, ato duhet të merren vetëm kur kryhen llogaritjet paraprake.

Material për prodhimin e lavamanit të nxehtësisë

Jeta e shërbimit të LED-ve varet drejtpërdrejt nga materiali i përdorur në gjysmëpërçues, si dhe nga cilësia e sistemit të ftohjes.
Kur zgjidhni një material për një lavaman ngrohjeje, duhet të udhëhiqeni nga sa vijon:

• materiali duhet të ketë një përçueshmëri termike prej të paktën 5-10 W;
• Niveli i përçueshmërisë termike duhet të jetë mbi 10 W.

Në këtë drejtim, për prodhimin e një lavaman nxehtësie ia vlen të përdorni materialet e mëposhtme:

• alumini. Versioni i aluminit aktualisht përdoret më shpesh për ftohjen e LED-ve. Por në të njëjtën kohë, lavamani i nxehtësisë prej alumini ka një disavantazh të rëndësishëm - përbëhet nga një numër shtresash. Si rezultat i kësaj strukture, aparati i aluminit provokon rezistencë termike. Ato mund të kapërcehen vetëm me ndihmën e materialeve shtesë përçuese të nxehtësisë, të cilat mund të jenë pllaka izoluese;

Shënim! Radiator alumini, pavarësisht nga të metat e tij, përballon mirë heqjen e nxehtësisë. Këtu përdoret një pllakë alumini, e cila fryhet nga një tifoz.

Radiator alumini

• qeramika. Ngrohësit qeramike kanë rrugë të posaçme përmes të cilave kryhet rryma. LED janë ngjitur në të njëjtat gjurmë. Produkte të tilla janë në gjendje të heqin dy herë më shumë nxehtësi;
• bakri. Këtu është një pllakë bakri. Dallohet nga përçueshmëria termike më e lartë se alumini. Por bakri është inferior ndaj aluminit në Specifikimet teknike dhe peshë. Në të njëjtën kohë, bakri nuk është një metal i lakueshëm, dhe pas përpunimit mbeten shumë mbetje;

Radiator bakri

• plastike. Përparësitë përfshijnë kosto të përballueshme, si dhe nivel të lartë prodhueshmëria. Në të njëjtën kohë, disavantazhet këtu janë përçueshmëri më e ulët termike.

Siç e shohim, më së shumti opsioni më i mirë Për sa i përket çmimit dhe cilësisë, do të jetë e mundur të bëhet një radiator i bërë vetë për LED nga alumini. Le të shohim disa mënyra për të bërë një lavaman ngrohjeje për LED.

Si bëhen lavamanët e nxehtësisë?

Jo të gjithë amatorët e radios janë të gatshëm të marrin përsipër prodhimin e pajisjeve të tilla. Në fund të fundit, ajo do të luajë një rol kryesor. Jeta e shërbimit të një instalimi ndriçimi të bërë nga LED varet nga sa mirë është bërë me dorë lavamani i nxehtësisë. Prandaj, shumë njerëz preferojnë të mos rrezikojnë dhe të blejnë pajisje për sistemin e ftohjes në dyqane të specializuara.

Radiator shtëpiak për dioda

Por ka situata kur nuk është e mundur të blihet, por mund të bëhet nga materiale të disponueshme që mund të gjenden lehtësisht në laboratorin shtëpiak të çdo radio amatori. Dhe këtu dy metoda të prodhimit janë të përshtatshme.

Metoda e parë e vetë-montimit

Dizajni më i thjeshtë për një radiator të bërë në shtëpi, natyrisht, do të jetë një rreth. Mund të pritet si kjo:

• Pritini një rreth nga një fletë alumini dhe bëni atë mbi të shumën e kërkuar prerje;

Pritini rrethin e aluminit

• Më pas e përkulim pak sektorin. Rezultati është diçka si një tifoz;
• përgjatë akseve është e nevojshme të përkulen 4 antena. Me ndihmën e tyre, pajisja do të ngjitet në trupin e llambës;
• LED në një radiator të tillë mund të fiksohen duke përdorur paste termike.

Radiator i gatshëm për dioda të rrumbullakëta

Siç mund ta shihni, kjo është një metodë mjaft e thjeshtë prodhimi.

Metoda e dytë e vetë-montimit

Pajisja ftohëse që do të lidhet me LED mund të bëhet në mënyrë të pavarur nga një copë tubi që ka një seksion kryq drejtkëndor, ose nga një profil alumini. Këtu do t'ju duhet:

• rondele shtypi me diametër 16 mm;
• tub 30x15x1.5;
• paste termike KTP 8;
• Profili në formë W 265;
• ngjitës i nxehtë;
• vida vetë-përgjimi

Ne e bëjmë radiatorin si më poshtë:

• shponi tre vrima në tub;

Opsioni i tubit të radiatorit

• Më pas shpojmë profilin. Ajo do të përdoret për ta lidhur atë në llambë;
• Ne bashkojmë LED-të në tub, i cili do të veprojë si bazë e lavamanit të nxehtësisë, duke përdorur zam të nxehtë;
• në kryqëzimet e elementeve të radiatorit, aplikoni një shtresë paste termike KTP 8;
• E tëra që mbetet është të montoni strukturën duke përdorur vida vetë-përgjimi të pajisura me një rondele shtypi.

Kjo metodë do të jetë disi më e vështirë për t'u zbatuar sesa opsioni i parë.

konkluzioni

Duke ditur se çfarë është një radiator i lidhur me LED, është mjaft e mundur ta bëni vetë nga mjete të improvizuara. E tij montimi i saktë do t'ju ndihmojë jo vetëm të ftohni në mënyrë efektive instalimin e ndriçimit, por edhe të shmangni situatën e zvogëlimit të jetëgjatësisë së LED-ve.

LED-të konsiderohen si një nga burimet më efikase të dritës, fluksi i tyre ndriçues arrin vlera fantastike, rreth 100 Lm/W. Llambat fluoreshente prodhojnë gjysmën e më shumë, përkatësisht 50-70 Lm/W. Sidoqoftë, për funksionimin afatgjatë të LED, duhet t'i rezistoni atyre kushtet termike. Për këtë, përdoren radiatorë të markës ose shtëpi për LED.

Pse diodat kanë nevojë për ftohje?

Pavarësisht efikasitetit të tyre të lartë ndriçues, LED-et lëshojnë dritë për rreth një të tretën e fuqisë së konsumuar, dhe pjesa tjetër lirohet si nxehtësi. Nëse dioda mbinxehet, struktura e kristalit të saj prishet dhe fillon të degradohet, fluksi i dritës zvogëlohet dhe shkalla e ngrohjes rritet si një ortek.

Arsyet e mbinxehjes së LED:

• Shumë rrymë;
• stabilizim i dobët i tensionit të furnizimit;
• ftohje e dobët.

Dy arsyet e para mund të zgjidhen duke përdorur një furnizim me energji me cilësi të lartë për LED. Burime të tilla shpesh quhen . E veçanta e tyre nuk qëndron në stabilizimin e tensionit, por në stabilizimin e rrymës së daljes.

Fakti është se kur LED mbinxehet, rezistenca e LED zvogëlohet dhe rryma që rrjedh nëpër të rritet. Nëse përdorni një stabilizues të tensionit si një furnizim me energji elektrike, procesi do të rezultojë të jetë një ortek: më shumë ngrohje do të thotë më shumë rrymë, dhe më shumë rrymë do të thotë më shumë ngrohje dhe kështu me radhë në një rreth.

Duke stabilizuar rrymën, ju stabilizoni pjesërisht temperaturën e kristalit. Arsyeja e tretë është ftohja e dobët për LED. Le ta shqyrtojmë këtë çështje në më shumë detaje.

Zgjidhja e problemit të ftohjes

LED me fuqi të ulët, për shembull: 3528, 5050 dhe të ngjashme, lëshojnë nxehtësi për shkak të kontakteve të tyre, dhe fuqia e ekzemplarëve të tillë është shumë më pak. Kur fuqia e pajisjes rritet, lind çështja e heqjes së nxehtësisë së tepërt. Për këtë qëllim përdoren sisteme ftohjeje pasive ose aktive.

Ftohje pasive- Ky është një radiator i rregullt i bërë prej bakri ose alumini. Ka debate për përfitimet e materialeve ftohëse. Avantazhi i këtij lloji të ftohjes është mungesa e zhurmës dhe mungesa pothuajse e plotë e nevojës për mirëmbajtje.

Instalim LED me ftohje pasive ndriçoj

Sistemi aktiv i ftohjesështë një metodë ftohjeje që përdor forcën e jashtme për të përmirësuar shpërndarjen e nxehtësisë. Si sistemi më i thjeshtë Ju mund të konsideroni një kombinim radiator + ftohës. Avantazhi është se një sistem i tillë mund të jetë shumë më kompakt se ai pasiv, deri në 10 herë. Disavantazhi është zhurma nga ftohësi dhe nevoja për ta lubrifikuar atë.

Si të zgjidhni një radiator?

Llogaritja e një radiatori për një LED nuk është një proces krejtësisht i thjeshtë, veçanërisht për një fillestar. Për ta bërë këtë, ju duhet të dini rezistencën termike të kristalit, si dhe tranzicionin kristal-substrat, nënshtresë-radiator dhe radiator-ajër. Për të thjeshtuar zgjidhjen, shumë përdorin një raport prej 20-30 cm 2 / W.

Kjo do të thotë që për çdo vat dritë LED duhet të përdorni një radiator me një sipërfaqe prej rreth 30 cm2.

Natyrisht, kjo zgjidhje nuk është unike. Nëse struktura juaj e ndriçimit do të përdoret në një dhomë të ftohtë të bodrumit, mund të merrni një zonë më të vogël, por sigurohuni që temperatura e LED të jetë brenda kufijve normalë.

Gjeneratat e mëparshme të LED-ve ndiheshin rehat në një temperaturë kristali prej 50-70 gradë, LED-të e rinj mund të tolerojnë temperatura deri në 100 gradë. Mënyra më e lehtë për ta përcaktuar këtë është ta prekni me dorë nëse dora juaj mezi e përballon atë, gjithçka është në rregull, por nëse kristali mund t'ju djegë, merrni një vendim për të përmirësuar kushtet e tij të punës.

Ne llogarisim sipërfaqen

Le të themi se kemi një llambë 3W. Zona e radiatorit për një LED 3W, sipas rregullit të përshkruar më sipër, do të jetë e barabartë me 70-100 cm2. Në pamje të parë mund të duket e madhe.

Por le të shqyrtojmë llogaritjen e zonës së radiatorit për një LED. Për një radiator me pllakë të sheshtë, sipërfaqja llogaritet si më poshtë:

a * b * 2 = S

Ku a,b- gjatësia e anëve të pllakës, S- Sipërfaqja totale e radiatorit.

Nga erdhi faktori 2? Fakti është se një radiator i tillë ka dy anë dhe ato lëshojnë nxehtësi në mënyrë të barabartë mjedisi, prandaj sipërfaqja totale e përdorshme e radiatorit është e barabartë me sipërfaqen e secilës prej anëve të tij. ato. në rastin tonë na duhet një pjatë me përmasa anësore 5*10cm.

Për një radiator me fije, sipërfaqja totale është e barabartë me sipërfaqen e bazës dhe sipërfaqet e secilës prej brinjëve.

Ftohje DIY

Shembulli më i thjeshtë i një radiatori do të ishte një "diell" i prerë nga fletë kallaji ose alumini. Një radiator i tillë mund të ftojë LED 1-3W. Duke i përdredhur dy fletë të tilla së bashku përmes pastës termike, mund të rrisni zonën e transferimit të nxehtësisë.

Ky është një radiator banal i bërë nga mjete të improvizuara, rezulton të jetë mjaft i hollë dhe nuk mund të përdoret për llambat më serioze.

Do të jetë e pamundur të bëni një radiator për një LED 10 W me duart tuaja në këtë mënyrë. Prandaj, mund të përdorni një radiator nga procesori qendror i kompjuterit për burime kaq të fuqishme drite.

Nëse e lini ftohësin, ftohja aktive e LED-ve do t'ju lejojë të përdorni LED më të fuqishëm. Kjo zgjidhje do të krijojë zhurmë shtesë nga ventilatori dhe do të kërkojë energji shtesë, plus mirëmbajtjen periodike të ftohësit.

Zona e radiatorit për një LED 10 W do të jetë mjaft e madhe - rreth 300 cm2. Vendim i mirë do të jetë përdorimi i produkteve të gatshme të aluminit. Në një dyqan harduerësh ose pajisjesh mund të blini profil alumini dhe përdorni atë për të ftohur LED me fuqi të lartë.

Duke montuar zonën e kërkuar nga profile të tilla, mund të merrni ftohje të mirë, mos harroni të lyeni të paktën të gjitha nyjet shtrese e holle pastë termike. Vlen të thuhet se ekziston një profil i veçantë për ftohje, i cili prodhohet komercialisht në një larmi llojesh.

Nëse nuk keni mundësinë të bëni një radiator ftohës LED me duart tuaja, mund të kërkoni kopje të përshtatshme në pajisjet e vjetra elektronike, madje edhe në një kompjuter. Ka disa të vendosura në motherboard. Ato nevojiten për ftohjen e çipave dhe çelsat e fuqisë së qarqeve të energjisë. Një shembull i shkëlqyer i një zgjidhjeje të tillë është treguar në foton më poshtë. Sipërfaqja e tyre është zakonisht nga 20 në 60 cm 2. E cila ju lejon të ftohni një LED 1-3 W.

Një tjetër opsion interesant prodhimi i një radiatori nga fletë alumini. Kjo metodë do t'ju lejojë të fitoni pothuajse çdo zonë të kërkuar ftohëse. Shikoni videon:

Si të rregulloni LED

Ekzistojnë dy metoda kryesore të fiksimit, le t'i shqyrtojmë të dyja.

Mënyra e parë- është mekanike. Ai konsiston në vidhosjen e LED me vida vetë-përgjimi ose lidhëse të tjera në radiator për këtë ju nevojitet një substrat i veçantë i tipit "yll" (shih yll). Një diodë, e para-lubrifikuar me pastë termike, është ngjitur në të.

Në "barkun" e LED ka një copëz të veçantë kontakti me diametrin e një cigareje të hollë. Pas kësaj, telat e energjisë janë ngjitur në këtë nënshtresë, dhe ajo është e dehur në radiator. Disa LED dalin në shitje të montuara tashmë në një pllakë përshtatës, si në foto.

Mënyra e dytë- është ngjitës. Është i përshtatshëm për montim përmes një pllake ose pa të. Por nuk është gjithmonë e mundur të lidhni metalin me metalin, si të ngjitni një LED në një radiator? Për ta bërë këtë, ju duhet të blini një zam të veçantë përçues termik. Mund të gjendet si në dyqanet e harduerit ashtu edhe në dyqanet e pjesëve të radios.

Rezultati i një fiksimi të tillë duket si ky:

konkluzionet

Siç mund ta shihni, një radiator për një LED mund të gjendet si në dyqan, ashtu edhe duke gërmuar nëpër pajisjet tuaja të vjetra, ose thjesht në depozitat e të gjitha llojeve të gjërave të vogla. Nuk është e nevojshme të përdorni ftohje speciale.

Zona e radiatorit varet nga një sërë kushtesh, si lagështia, temperatura e ambientit dhe materiali i radiatorit, por ato neglizhohen në zgjidhjet shtëpiake.

Gjithmonë jepni Vëmendje e veçantë duke kontrolluar kushtet termike të pajisjeve tuaja. Në këtë mënyrë ju do të siguroni besueshmërinë dhe qëndrueshmërinë e tyre. Ju mund ta përcaktoni temperaturën me dorë, por është më mirë të blini një multimetër me aftësinë për ta matur atë.

Ekzistojnë të dhëna të përafërta nga specialistë tajvanezë për radiatorët me finale alumini:

• 1W 10-15kv/cm
• 3W 30-50kv/cm
• 6W 150-250kv/cm
• 15W 900-1000kv/cm
• 24W 2000-2200kv/cm
• 60W 7000-73000kv/cm

Këto të dhëna janë për ftohje pasive.

Por këto të dhëna u llogaritën për ta kushtet klimatike e megjithatë ato janë të përafërta sepse vlerat nuk janë të sakta, ka një ndryshim në sipërfaqe.

Për të llogaritur, duhet të dini parametrat e mëposhtëm:

1. Duhet të kuptoni se çfarë lloj radiatori do të përdorni:

pjatë, gjilpërë, me brinjë

• Lamelar

• Kunj (gjilpërë)

• I brinjëzuar

2. Ju gjithashtu duhet të merrni parasysh materialin nga i cili është bërë radiatori. Më shpesh është bakri ose alumini, por së fundmi janë shfaqur edhe hibride.

Hibridet kanë një pllakë bakri të integruar, e cila është në kontakt me elementin e punës (elementin që kërkon ftohje, në këtë rast LED), pastaj me aluminin.

3. Radiatori llogaritet jo nga sipërfaqja, por nga zonë e shfrytëzueshme dispersion.

4. Faktori tjetër është se si largohet nxehtësia nga elementi i punës në radiator, d.m.th. Aplikohet paste termike ose shirit termik, ose thjesht saldohet.

5. Do të jetë e dobishme të njihni rezistencën e trupit kristal - LED

6. A do të ketë ftohje shtesë të radiatorit dhe çfarë lloj ftohjeje do të jetë:

• Përdorimi i një ftohës (tifoz i vogël):

• Ftohja e ujit:

Sigurisht, ftohja me ujë do të jetë më efikase sesa thjesht një ftohës, por ftohja me të, në varësi të fuqisë, do t'ju lejojë të zvogëloni zonën e radiatorit me 3-5 herë. Por me ujin mund të lindin probleme të tjera, të tilla si rrjedhjet e sistemit, për shembull.

7. Është gjithashtu e nevojshme të merret parasysh fuqia e furnizuar, d.m.th. nëse LED funksionon në maksimumin e aftësive të tij, atëherë do të ketë nevojë për më shumë ftohje, fuqia e tepërt do të shndërrohet plotësisht në nxehtësi, por nëse ngarkesa zvogëlohet, të themi, përgjysmë, atëherë mbinxehja do të jetë shumë më e ulët.

Ju gjithashtu duhet të merrni parasysh vendndodhjen e pajisjes brenda ose jashtë që do të përdoret.

Ekziston gjithashtu një formulë në internet, e marrë në mënyrë eksperimentale, që mund të jetë e dobishme:

Ftohësi S = (22-(M x 1,5)) x W
S – zona e radiatorit (ftohësit).
W – fuqia e furnizuar në vat
M – Fuqia LED e mbetur e papërdorur

Me zonën që rezulton, nuk kërkohet pajisje shtesë për ftohjen e radiatorit, ftohja ndodh natyrshëm dhe do të sigurojë shpërndarje të mirë të nxehtësisë në çdo kusht.
Formula është e zbatueshme për një radiator alumini. Për bakrin, sipërfaqja do të reduktohet pothuajse 2 herë.

Përçueshmëri termike në W/m * °C të materialeve të ndryshme

argjend - 407

ari - 308

alumini - 209

tunxh - 111

platin - 70

gize gri - 50

bronzi - 47-58

Në ditët e sotme, blerja e një shpërndarjeje LED të fuqishëm nuk është problem, por radiatori për to është i shtrenjtë, sepse... tashmë ka përmasa dhe masë të dukshme. Unë ofroj zgjidhjen time për këtë problem. Siç e dini, gjëja kryesore në një radiator është sipërfaqja, kështu që ato të llojit të gjilpërave janë më efektive. Njohja e formulës së radiatorit të artë 1 W = 10-30 sq.cm. ju mund të vlerësoni se për 10 W LED do t'ju nevojiten rreth 200 sq.cm. zonë. U vendos që kjo zonë të fitohej duke përdorur një pllakë alumini, e cila mund të gjendet në çdo dyqan të madh harduerësh. Kjo është ajo që më ndodhi.

Video udhëzime për të bërë

Por kam marrë gati 400 sq.cm. zona e radiatorit e bërë nga shirita 1000x20x2 mm. Kjo është e mjaftueshme për 20 W dhe madje 50 W LED me një tifoz të vogël.

Temperatura

Dhe për 10 W e mia, sipas varësisë së njohur (shih figurën), fitohet një delta prej 30º.

Temperatura maksimale e lejuar LED është +80º, kështu që ky radiator mund të funksionojë pa ftohje të detyruar në temperaturat e ambientit deri në +50º. Nuk është për t'u habitur që në fakt radiatori praktikisht nuk nxehet, sepse krijon qarkullimi natyror ajrin dhe mund të merrni me siguri një pllakë më të ngushtë ose të instaloni një LED më të fuqishëm, deri në 50 W. Unë kam blerë tashmë disa 1000x15x2 mm. Nëse i shisnin në gjerësi 10 mm, mund t'i provoja edhe unë. Nga rruga, është më mirë të fiksoheni me dy bulona ose thumba, të cilat lehtë mund të bëhen nga e njëjta pjesë e shiritit të aluminit.

Aksesorë

Përveç shiritit të aluminit nga dyqani/tregu më i afërt i pajisjeve, mund t'ju duhet gjithashtu:

Në rastin e fundit, kushtojini vëmendje tensionit të hyrjes së drejtuesit. Unë e përdor për rrjetin tim 24 V, por mund ta gjeni menjëherë në 220 V. Në një paketë prej 10 copë. do të jetë më e lirë.

Jeta e deklaruar e shërbimit të LED-ve është dhjetëra mijëra orë. Për të arritur një performancë kaq të lartë pa kompromentuar performancën optike, LED me fuqi të lartë duhet të përdoren së bashku me një ngrohës. Ky artikull do t'i lejojë lexuesit të gjejë përgjigje për pyetjet që lidhen me llogaritjen dhe zgjedhjen e një radiatori, modifikimet e tyre dhe faktorët që ndikojnë në shpërndarjen e nxehtësisë.

Pse është e nevojshme?

Së bashku me pajisjet e tjera gjysmëpërçuese, LED nuk është një element ideal me efikasitet 100%. Shumica e energjisë që konsumon shpërndahet në nxehtësi. Vlera e saktë e efikasitetit varet nga lloji i diodës emetuese dhe teknologjia e saj e prodhimit. Efikasiteti i LED-ve me rrymë të ulët është 10-15%, dhe për LED-të moderne të bardha me fuqi më shumë se 1 W, vlera e tij arrin 30%, që do të thotë se 70% e mbetur shpenzohet si nxehtësi.

Sido që të jetë LED, për funksionim të qëndrueshëm dhe afatgjatë kërkon një heqje të vazhdueshme të energjisë termike nga kristali, domethënë një radiator. Në LED me rrymë të ulët, funksioni i radiatorit kryhet nga prizat (anoda dhe katoda). Për shembull, në SMD 2835, priza e anodës zë pothuajse gjysmën e pjesës së poshtme të elementit. Në LED-të me fuqi të lartë, vlera absolute e shpërndarjes së fuqisë është disa urdhra më e madhe. Prandaj, ato nuk mund të funksionojnë normalisht pa një ngrohës shtesë. Mbinxehja e vazhdueshme e kristalit që lëshon dritë zvogëlon ndjeshëm jetën e shërbimit të pajisjes gjysmëpërçuese dhe kontribuon në një humbje graduale të shkëlqimit me një zhvendosje në gjatësinë e valës së funksionimit.

Llojet

Strukturisht, të gjithë radiatorët mund të ndahen në tre grupe të mëdha: pjatë, shufër dhe me brinjë. Në të gjitha rastet, baza mund të jetë në formën e një rrethi, katrori ose drejtkëndëshi. Trashësia e bazës ka një rëndësi thelbësore kur zgjidhni, pasi është kjo zonë që është përgjegjëse për marrjen dhe shpërndarjen uniforme të nxehtësisë në të gjithë sipërfaqen e radiatorit.

Faktori i formës së radiatorit ndikohet nga mënyra e ardhshme e funksionimit:

• me ventilim natyral;
• me ventilim të detyruar.

Një radiator ftohës për LED që do të përdoret pa ventilator duhet të ketë një distancë midis pendëve prej të paktën 4 mm. Përndryshe, konvekcioni natyror nuk do të jetë i mjaftueshëm për të hequr me sukses nxehtësinë. Një shembull i mrekullueshëm shërbejnë si sisteme ftohëse për procesorët kompjuterikë, ku për shkak të tifoz i fuqishëm distanca midis brinjëve zvogëlohet në 1 mm.

Gjatë projektimit të llambave LED rëndësi të madhe u jepet atyre pamjen, e cila ka një ndikim të madh në formën e lavamanit të nxehtësisë. Për shembull, sistemi i heqjes së energjisë termike të një llambë LED nuk duhet të shkojë përtej standardit në formë dardhe. Ky fakt i detyron zhvilluesit të përdorin truket e ndryshme: përdorimin e pllakave të qarkut të printuar me një bazë alumini, lidhjen e tyre me strehën e radiatorit duke përdorur ngjitës të shkrirë të nxehtë.

Materialet e radiatorëve

Aktualisht, ftohja e LED-ve me fuqi të lartë kryhet kryesisht duke përdorur radiatorë alumini. Kjo zgjedhje është për shkak të lehtësisë, kostos së ulët, fleksibilitetit në përpunim dhe vetive të mira të përcjelljes së nxehtësisë së këtij metali. Instalimi i një radiatori bakri për një LED është i justifikuar në një ndriçues ku madhësia është e një rëndësie të madhe, pasi bakri e shpërndan nxehtësinë dy herë më mirë se alumini. Le të shqyrtojmë më në detaje vetitë e materialeve që përdoren më shpesh për ftohjen e LED-ve me fuqi të lartë.

Alumini

Koeficienti i përçueshmërisë termike të aluminit është në intervalin 202–236 W/m*K dhe varet nga pastërtia e lidhjes. Sipas këtij treguesi, është 2.5 herë më i lartë se hekuri dhe bronzi. Përveç kësaj, alumini mund të jetë tipe te ndryshme përpunimi mekanik. Për të rritur vetitë e shpërndarjes së nxehtësisë, radiatori i aluminit është i anodizuar (i veshur me të zezë).

Bakri

Përçueshmëria termike e bakrit është 401 W/m*K, e dyta pas argjendit midis metaleve të tjera. Sidoqoftë, radiatorët e bakrit janë shumë më pak të zakonshëm se ato prej alumini, gjë që është për shkak të pranisë së një numri disavantazhesh:

• kosto e lartë e bakrit;
• përpunim mekanik kompleks;
• masë e madhe.

Përdorimi i një strukture ftohëse bakri çon në një rritje të kostos së llambës, e cila është e papranueshme në kushtet e konkurrencës së ashpër.

Qeramike

Një zgjidhje e re në krijimin e ngrohësve me efikasitet të lartë është bërë qeramika me nitrid alumini, përçueshmëria termike e së cilës është 170–230 W/m*K. Ky material karakterizohet nga vrazhdësi e ulët dhe veti të larta dielektrike.

Përdorimi i termoplastikës

Pavarësisht nga fakti se vetitë e plastikës përçuese termike (3–40 W/m*K) janë më të këqija se ato të aluminit, avantazhet e tyre kryesore janë çmim i ulët dhe butësi. Shumë prodhues Llambat LED Termoplastika përdoret për të bërë strehimin. Sidoqoftë, termoplastika humbet konkurrencën ndaj radiatorëve metalikë në hartimin e llambave LED me fuqi më shumë se 10 W.

Karakteristikat e ftohjes së LED-ve me fuqi të lartë

Siç u përmend më herët, është e mundur të sigurohet heqja efektive e nxehtësisë nga LED duke organizuar ftohje pasive ose aktive. Këshillohet që të instaloni LED me konsum deri në 10 W në radiatorët e aluminit (bakri), pasi treguesit e peshës dhe madhësisë së tyre do të kenë vlera të pranueshme.

Përdorimi i ftohjes pasive për Matricat LED me një fuqi prej 50 W ose më shumë bëhet e vështirë; Dimensionet e radiatorit do të jenë dhjetëra centimetra, dhe pesha do të rritet në 200-500 gram. Në këtë rast, ia vlen të merret parasysh përdorimi i një radiatori kompakt së bashku me një tifoz të vogël. Ky tandem do të zvogëlojë peshën dhe madhësinë e sistemit të ftohjes, por do të krijojë vështirësi shtesë. Ventilatori duhet të pajiset me tensionin e duhur të furnizimit dhe duhet pasur kujdes për të siguruar një mbyllje mbrojtëse Llambë LED në rast të dështimit të ftohësit.

Ekziston një mënyrë tjetër për të ftohur matricat e fuqishme LED. Ai konsiston në përdorimin moduli i përfunduar SynJet, i cili duket si një ftohës për një kartë video me performancë të mesme. Moduli SynJet është i ndryshëm performancë të lartë, një rezistencë termike jo më shumë se 2 °C/W dhe një peshë deri në 150 g Dimensionet dhe pesha e tij e saktë varen nga modeli specifik. Disavantazhet përfshijnë nevojën për një burim energjie dhe kosto e larte. Si rezultat, rezulton se një matricë LED 50 W duhet të montohet ose në një radiator të rëndë, por të lirë, ose në radiator i vogël me ventilator, furnizim me energji dhe sistem mbrojtjeje.

Cilido qoftë ngrohësi, ai mund të sigurojë kontakt të mirë, por jo më të mirë, termik me nënshtresën LED. Për të reduktuar rezistencë termike Pastë përçuese e nxehtësisë aplikohet në sipërfaqen e kontaktuar. Efektiviteti i ndikimit të tij është vërtetuar nga përdorimi i gjerë i tij në sistemet e ftohjes për procesorët kompjuterikë. Pasta termike e cilësisë së lartë është rezistente ndaj ngurtësimit dhe ka viskozitet të ulët. Kur aplikohet në një radiator (substrat), mjafton një shtresë e hollë dhe e barabartë në të gjithë zonën e kontaktit. Pas shtypjes dhe fiksimit, trashësia e shtresës do të jetë rreth 0.1 mm.

Llogaritja e sipërfaqes së radiatorit

Ekzistojnë dy metoda për llogaritjen e një radiatori për një LED:

• dizajni, thelbi i të cilit është përcaktimi i dimensioneve gjeometrike të strukturës në një temperaturë të caktuar;
• kalibrimi, i cili përfshin veprimin në rend të kundërt, domethënë, me parametra të njohur të radiatorit, mund të llogarisni sasinë maksimale të nxehtësisë që mund të shpërndajë në mënyrë efektive.

Përdorimi i një ose një tjetër opsioni varet nga të dhënat fillestare të disponueshme. Në çdo rast, llogaritja e saktë është një problem matematikor kompleks me shumë parametra. Përveç aftësisë për të përdorur literaturën e referencës, marrjen e të dhënave të nevojshme nga grafikët dhe zëvendësimin e tyre në formulat e duhura, duhet të merrni parasysh konfigurimin e shufrave ose finave të radiatorit, drejtimin e tyre, si dhe ndikimin faktorët e jashtëm. Vlen gjithashtu të merret parasysh cilësia e vetë LED-ve. Shpesh në LED prodhuar në Kinë karakteristikat aktuale ndryshojnë nga ato të deklaruara.

Llogaritja e saktë

Para se të kalojmë në formula dhe llogaritje, është e nevojshme të njiheni me termat bazë në fushën e shpërndarjes së energjisë termike. Përçueshmëria termike është procesi i transferimit të energjisë termike nga një trup fizik më i nxehtë në një trup më pak të nxehtë. Përçueshmëria termike shprehet në mënyrë sasiore si një koeficient që tregon se sa nxehtësi mund të transmetojë një material përmes një sipërfaqeje njësi kur temperatura ndryshon me 1°K. Në llambat LED, të gjitha pjesët e përfshira në shkëmbimin e energjisë duhet të kenë përçueshmëri e lartë termike. Në veçanti, kjo ka të bëjë me transferimin e energjisë nga kristali në kasë, dhe më pas në radiator dhe ajër.

Konvekcioni është gjithashtu një proces i transferimit të nxehtësisë që ndodh për shkak të lëvizjes së molekulave të lëngjeve dhe gazeve. Në lidhje me llambat LED, është zakon të merret parasysh shkëmbimi i energjisë midis radiatorit dhe ajrit. Kjo mund të jetë konvekcion natyral, që ndodh për shkak të lëvizjes natyrale të rrjedhës së ajrit, ose i detyruar, i organizuar duke instaluar një tifoz.

Në fillim të artikullit u tha se rreth 70% e energjisë së konsumuar nga një LED konsumohet si nxehtësi. Për të llogaritur një ngrohës për LED, duhet të dini sasinë e saktë të energjisë së shpërndarë. Për ta bërë këtë ne përdorim formulën:

P T =k*U PR *I PR, ku:

P T - fuqia e lëshuar në formën e nxehtësisë, W;
k është një koeficient që merr parasysh përqindjen e energjisë së shndërruar në nxehtësi. Kjo vlerë për LED me fuqi të lartë merret e barabartë me 0,7-0,8;
U PR - rënia e tensionit përpara në LED kur rrjedh rryma e vlerësuar, V;
I PR - rryma e vlerësuar, A.

Është koha për të numëruar numrin e pengesave të vendosura në rrugën e rrjedhës së nxehtësisë nga kristali në ajër. Çdo pengesë përfaqëson një rezistencë termike, e treguar me simbolin (Rθ, gradë/W). Për qartësi, i gjithë sistemi i ftohjes paraqitet në formën e një qarku ekuivalent të lidhjes seri-paralele të rezistencave termike.

Rθ ja = Rθ jc + Rθ cs + Rθ sa , ku:

Rθ jc – rezistenca termike p-n kryqëzim-kasë (kyçje-kasë);
Rθ cs – rezistenca termike e radiatorit me kasë;
Rθ sa – radiator-ajër me rezistencë termike (radiator sipërfaqësor-ajër).

Nëse planifikoni të instaloni një LED në një tabelë të qarkut të printuar ose të përdorni paste termike, atëherë duhet të merrni parasysh edhe rezistencën e tyre termike. Në praktikë, vlera e Rθsa mund të përcaktohet në dy mënyra.

Rθ ja – rezistenca p-n-bashkim-ajër;
T j – temperatura maksimale e kryqëzimit p-n (parametri i referencës), °C;
T a – temperatura e ajrit pranë radiatorit, °C.

Rθ sa = Rθ ja -Rθ jc -Rθ cs , ku Rθ jc dhe Rθ cs janë parametra referencë.

Gjeni nga grafiku "varësia e rezistencës maksimale termike nga rryma e përparme".

Bazuar në Rθ sa të njohur, zgjidhet një radiator standard. Në këtë rast, vlera e vlerësuar e rezistencës termike duhet të jetë pak më e vogël se ajo e llogaritur.

Formula e përafërt

Shumë radioamatorë janë mësuar të përdorin radiatorë të mbetur nga pajisjet e vjetra elektronike në produktet e tyre të bëra në shtëpi. Në të njëjtën kohë, ata nuk duan të thellohen në llogaritjet komplekse dhe të blejnë produkte të reja të shtrenjta të importuara. Si rregull, ata janë të interesuar vetëm për një pyetje: "Sa fuqi mund të shpërndajë radiatori ekzistues LED prej alumini?"

Ne sugjerojmë përdorimin e një formule të thjeshtë empirike që ju lejon të merrni një rezultat të pranueshëm të llogaritjes: Rθ sa =50/√S, ku S është sipërfaqja e radiatorit në cm 2.

Zëvendësimi në këtë formulë vlera e njohur sipërfaqja totale e lavamanit të nxehtësisë, duke marrë parasysh sipërfaqen e brinjëve (shufrave) dhe faqeve anësore, marrim rezistencën e saj termike.

Shpërndarja e lejuar e fuqisë gjendet nga formula: P t =(T j -T a)/Rθ ja.

Llogaritja e mësipërme nuk merr parasysh shumë nuanca që ndikojnë në cilësinë e funksionimit të të gjithë sistemit të ftohjes (drejtimi i radiatorit, karakteristikat e temperaturës së LED, etj.). Prandaj, rekomandohet të shumëzoni rezultatin e marrë me një faktor sigurie prej 0.7.

Radiator LED DIY

Nuk është e vështirë të bësh një radiator alumini për LED 1, 3 ose 10 W me duart tuaja. Le të shqyrtojmë së pari dizajn i thjeshtë, prodhimi i së cilës do të zgjasë rreth gjysmë ore dhe një pjatë e rrumbullakët me trashësi 1-3 mm. Përgjatë perimetrit, prerjet bëhen në qendër çdo 5 mm, dhe sektorët që rezultojnë janë pak të përkulur në mënyrë që dizajni i përfunduar i ngjante një shtytëse. Për të lidhur radiatorin në trup, bëhen vrima në disa sektorë. Është pak më e vështirë të bësh një ftohës shtëpiak për një LED 10 vat. Për ta bërë këtë ju nevojitet 1 metër shirit alumini 20 mm i gjerë dhe 2 mm i trashë. Së pari, shiriti pritet me sharrë hekuri në 8 pjesë të barabarta, të cilat më pas grumbullohen, shpohen dhe shtrëngohen me një rrufe në qiell dhe arrë. Njëra nga faqet anësore është e lëmuar për të montuar matricën LED. Duke përdorur një daltë, shiritat janë të përkulur në drejtime të ndryshme. Vrimat janë shpuar në vendet ku është ngjitur moduli LED. Ngjitësja e shkrirë e nxehtë aplikohet në sipërfaqen e lëmuar, një matricë aplikohet në krye, duke e fiksuar atë me vida vetë-përgjimi.

Ngrohje të lira për projekte amatore DIY

Sidomos për radio amatorët që duan të eksperimentojnë materiale të ndryshme për heqjen e nxehtësisë dhe në të njëjtën kohë nuk duan të shpenzojnë para për të shtrenjta mallra të gatshme, ne do të japim disa rekomandime për gjetjen dhe bërjen e radiatorëve me duart tuaja. Për ftohje Shirita LED dhe pushtetarët do të bëjnë mirë profilin e mobiljeve prej alumini. Këto mund të jenë udhëzues për veshjet rrëshqitëse ose pajisje kuzhine, mbetjet e të cilave mund të blihen me kosto në një dyqan mobiljesh.

Për të ftohur matricat LED 3-10 W, janë të përshtatshëm radiatorët e bërë nga magnetofonët dhe amplifikatorët sovjetikë, të cilët janë më se të mjaftueshëm në tregjet e radiove të çdo qyteti. Ju gjithashtu mund të përdorni pjesë këmbimi nga pajisjet e vjetra të zyrës.

Ftohja e bërë në shtëpi për një LED 50 W mund të bëhet nga një radiator nga një sharrë elektrike me zinxhir ose kositës lëndinë me defekt, duke e prerë atë në disa pjesë. Ju mund të blini pjesë të tilla rezervë në dyqanet e riparimit për çmimin e skrapit. Sigurisht, në këtë rast ju mund të harroni për cilësitë estetike të llambës LED.

Lexoni gjithashtu