КАК ПРИДЕЛАТЬ РАДИАТОР К ДИОДУ

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.

4 диода

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.

режем жесть

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.

радиаторы к диодам

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.

рисунок радиатора к диодам

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.

Тема: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

Сообщение от mAxSpace

принципиально — лучше, если нормальные.
Лет 10-ть назад покупал Алсил-"какой-то номер", он был засохший уже в шприце, хотя до окончания срока было еще полгода.
Были из дешевых неплохие TermalGlue польские, но что-то их давно не видно.
Те, что недавно покупал — при застывании превращаются в песок.

А чем вам БФ-2, или, что проще БФ-6 из любой аптеки не нравится?

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

Сообщение от ВаСыЛь

фигня получается.
Клей смешивается с пастой и ничего не держит. Цианоакриловые — вообще сами по себе отлущиваются.
Если устройство мелкое, типа роутера, то хоть раз бахнется со стола.
Потом лови этот радиатор.

Именно для мелких радиаторов и малого тепла в пару-тройку-пяток ватт идельаны БФ-ы.
Он при нагреве усаживается, образуя токую пленку и притягивает радиатор.
Тепло отлично держат, доступны в любой аптеке.

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

Сообщение от Walter

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

Сообщение от zoog

БФ-6 — бодяженный пластификаторами БФ-2.
Сам БФ-2 особо уже в магазинах не встречается.
БФ-6 — валом, именно как термоклей для мелочи очень хорош.

БФ (Бутираль (поливинилбутираль) фенольный (фенолформальдегидный)) — термореактивный однокомпонентный полимеризующийся клей с возможностью применения как простого высыхающего клея. После горячей полимеризации создаёт малоэластичный шов с термостойкостью до 180 °C

ПС. Если сильно просроченный, то не высыхает.

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

Сообщение от Walter

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Созданные темы

Re: Чем приклеить радиатор к микросхеме ?

Сообщение от ВаСыЛь

Ты так пишешь, как будто я сижу и специально в миксере мешаю.

Возьмем для примера процик роутера, у него будет 2-3 кв. см. площади. Посредине TQFP/BGA с вероятностью под 80% будет яма в полмилиметра.
Рассчитать количество пасты просто невозможно. Или контакта нет, или паста раздавится и полезет в стороны, смешиваясь с клеем.
Вариант ляпнуть пасты как нибудь, намазать по бокам "сопливого" клея, слегка как-нибудь прижать.
Нафиг мне пасты 1мм, если у нее теплопроводность при таком слое будет как у куска картона.

Если мазать (термо)клеем, то потом сильно прижимаешь, выдавливая остатки, что бы радиатор прямо лег на выпуклости корпуса.
Слой получается минимальный.
И красиво, и крепко, и теплопроводно.

Как и чем крепить 3Вт светодиоды к радиатору. Мой опыт.

[IMG=3853_1] [IMG=3853_2]

При покупке большого количества светодиодов они приходят в соединенные между собой:

[IMG=3853_3]

Как показывает моя практика, эти китайские светодиоды можно использовать! Даже не смотря на то, что они не отвечают своим заявленным характеристикам ( 3W Kитайские светодиоды выдают только 2,4W )

Главным моментом успешности их функционирования является их температурный режим.

на практике понял, что любые "тонкие" профили для светодиодов не подходят — они перегреваются и выходят из строя.

В качестве основы стал использовать Т — образный алюминиевый профиль 30х30мм из бауцентра.

При наличии 14 светодиодов ( 2,4-2,6Вт) на длину 1,2м. Он греется но руку можно держать свободно — около 50 градусов. При этом светодиоды работают долго время без проблем.

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.

Mihai
Он греется

Крышка аквариума при этом есть и закрыта или вообще нет и конвекция свободная ?

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

Читайте также  Почему компьютерные колонки издают громкий треск?

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.

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.

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.

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.

Обсуждение реальной мощности 3Вт светодиодов перенес в соответствующую тему:

Зачем радиатор маломощным светодиодам. Вопросы охлаждения.

После опубликования отчета по переделке салонных плафонов, у некоторых пытливых товарищей возник вопрос характера, а зачем маломощным SMD светодиодам радиатор? Вопрос обширный и я решил написать небольшую статейку, где простым языком попробую раскрыть тему.

Начнем очень издалека. Первое, что вспомним, это закон сохранения энергии. Энергия не берется из неоткуда и не исчезает бесследно, она только переходит из одно вида в другой, бла, бла, бла. Электрические источники света преобразуют электрическую энергию в оптическую (полезная энергия) и тепловую (бесполезная).

Двигаемся дальше.
Способы переноса тепла. Их три: конвекция, тепловое излучение и теплопроводность. Конвекция, это когда воздух, скажем, над батареей нагревается, становится легче и поднимается вверх. На его место приходит холодный воздух и так до бесконечности. Тепловое излучение – это когда нагретое тело излучает тепло в окружающее пространство напрямую в виде инфракрасного излучения (сокращенно ИК). Например, тепло Солнца, тепло рядом с костром (только не над костром, там еще и конвекция) это в чистом виде ИК изучение. Ну и теплопроводность, это перенос тепла через материал. Например, вы лежите на теплом песке, и он передает вам свое тепло. Ну или сковородку голыми руками с плиты взяли, она вам тепло передала ))) Думаю все просто, понятно и легко можно привести примеры из быта.

Теперь начнем обсасывать наши источники света и сравнивать лампы накаливания и светодиоды. Лампа накаливания, это нагретая спираль в стеклянной колбе. Раз нагретая, то не излучать ИК она не может. Она, в основном, его и излучает, ну и немного (

5%) видимого света. Т.е. основное охлаждение обычной лампочки осуществляется через инфракрасное излучение. На счет теплопроводности сами прикиньте, что там может передаться через тонкие проволочки, которые держат нить. Что-то передается, конечно, но это мизер. Воздух вообще не в счет – плохой проводник тепла. С конвекцией немного сложнее. Стекло горячее, оно греет воздух и создает конвекцию, но стекло горячее потому, что оно поглощает ИК излучение. Короче, лампочку охлаждать не надо, она и так все тепло наружу отдаст. Да и если её охладить, то, как она светить-то будет ;-)

Светодиоды. Разбираем по порядку. Свет они излучают не за счет нагрева, копать глубже не буду, нам важно то, что инфракрасное излучение, т.е. тепло светодиоды НЕ ИЗЛУЧАЮТ. Они излучают только видимый свет, а тепло выделяется внутри кристалла. Значит, этот способ теплопередачи исключается. Кристалл находится внутри светодиода, под линзой (прозрачную часть любого светодиода принято называть линзой, даже если она ничего не делает со светом) Значит, и конвекции никакой не может быть. Остается только один способ отвести тепло от кристалла – посредством теплопроводности. Вот вам главное отличие светодиодов от ламп накаливания в плане охлаждения, сами по себе светодиоды не могут охлаждаться, они просто корпус расплавят. Это тоже самое, что засунуть лампу накаливания в пенопласт и включить её. Теплу (энергии) деваться просто некуда будет, и оно пойдет на расплавление пенопласта.

Теперь коротко о том, как конструктивно устроен светодиод. Есть полупроводниковый кристалл, который излучает свет, при этом он нагревается. Для вывода тепла наружу, кристалл сажают на теплопроводящую подложку. Сам корпус, как правило, не проводит тепло. Обычные SMD светодиоды, эмиттеры, все они имеют пластиковый корпус. Сверху – линза. Понятно, что она тоже плохой теплопровод. Исключение составляют только мощные светодиоды Cree, у них корпус и подложка это пластина из керамики. И вот дальше есть ровно два варианта. От подложки наружу тепло может выводиться либо через выводы, либо подложка физически выводится наружу. Первый случай, это маломощные светодиоды (не более 0,3Вт, на сколько мне встречались). Обычные светодиоды с выводами и маломощные SMD, например популярные корпуса SMD3528, SMD5050. У них тепло выводится наружу через контакты.

Представители второго типа, это все что от 0,5Вт и выше. Например, популярные эмиттеры. У них подложка представляет собой алюминиевый цилиндр, на котором с одной стороны сидит кристалл, а вторая сторона торчит из корпуса наружу.

С этим разобрались. Корпус светодиода тепло не проводит, линза тоже. Тепло выводится наружу либо через выводы, либо через подложку. Тепло наружу вывели и теперь самое интересное, что с ним делать дальше.

А дальше тепло нужно передать воздуху. Штука, которая передает тепло от чего-либо воздуху, называется воздушным радиатором. Радиатор – любая железяка, лучше цветная, лучше максимально возможной площади. Отдает тепло тем лучше, чем больше его площадь и обдув. В обычном, пассивном варианте обдув идет за счет конвекции.
Если мы имеем дело с обычными выводными светодиодами, то все, что нужно сделать, чтобы охлаждение было в норме, это по возможности не обрезать эти самые выводы, а оставить их подлиннее, это и есть их радиатор.
Если мы имеем дело с мощными диодами, то подложка должна сидеть на радиаторе. Напрямую или через монтажную пластину, не важно, им нужно охлаждение.

Какую площадь охлаждающей поверхности выбрать. Чтобы не заморачиваться, есть ориентировочная цифра 20 сантиметров квадратных на 1Вт «светодиодной» мощности. Кто-то пишет меньше, кто-то больше. cxdsee занимается этим вопросом, у него есть посты на эту тему. И теперь мы подошли к главному вопросу: зачем радиатор маломощным SMD светодиодам. Буду разжевывать на частных примерах. Мы разобрались, что у них тепло выводится через выводы, т.е. другими словами снаружи светодиода греются только выводы. Берем мы такой светодиод, припаиваем на плату из текстолита. Причем площадки под вывода светодиода ровно такие, чтоб можно было его припаять, дорожки узкие. Текстолит тепло проводит плохо, что у нас получается? Правильно, роль радиатора играют только вывода светодиода, т.е. этого мало. Здесь же разжую дальше. Приходит много комментариев, я, мол, спаял с узкими дорожками и ничего у меня не греется. Ну конечно не греется, как ты это определишь. Пластиковый чайник с кипятком тоже не особо горячий на ощупь. Надеюсь, метафора понятна? Корпус светодиода тепло проводит плохо, текстолит тоже, а трогаете вы именно их, не удивительно, что они не горячие. Попробуйте потрогать именно вывода светодиода, удивитесь. Хотя в аудюху давно еще ставил лампочку с 6ю SMD5050 в кучу, так там и до текстолита не дотронуться было. Правильный способ – оставлять дорожки максимально широкими, оставляйте даже целые площадки, это и будет радиатор. Потрогав такую плату уже можно более менее адекватно оценить реальный нагрев светодиодов. Повторю, трогая снаружи SMD светодиоды, вы не поймете, горячие они или нет. По этой же причине и ангельские глазки ни у кого не греются, типа. А потом у людей, почему-то, светодиоды в них дохнуть начинают и они про неон вспоминают. Уже сам смартус уклончиво написал, что есть определенные трудности с охлаждением, будем решать.
Этот способ работает, если у вас светодиоды посажены на плате не плотно. А если они сидят кучно, будьте уверены, хреново им, сдохнут они скоро.
Что делать, если нужно напаять светодиоды плотно. Делать платы не из текстолита, а вот из чего .
Здесь вместо текстолита использован алюминий, а медь изолирована от него тонким слоем диэлектрика. Плату из текстолита довольно таки бессмысленно прикручивать к радиатору, а вот из алюминия самое то. Не важно, 20мА у тебя потребляет светодиод или 2000мА, количество светодиодов и плотность посадки имеет значение. Например, в моих задних лампах получилась сборка на 1Вт площадью около 4,5см2, это очень мало. По этому и радиаторы я туда поставил. И греются у меня лампы потому, что тепло от светодиодов реально доходит до радиатора и его можно «потрогать».

Читайте также  Выбираем правильно садовые ворота

Но и это еще не все. Есть такой параметр, как термическое сопротивление, измеряется в градусах/ватт. Применительно к светодиодам этот параметр дают для перехода кристалл-подложка. Что он значит. Возьмем популярный светодиод Cree XP-G. Для него производитель заявляет величину 6 град/Вт. Это значит, что при 1Вт тепловой мощности кристалл будет горячее радиатора на 6 градусов. При 2Вт – на 12 и так далее. Т.е. во втором случае если радиатор у вас имеет температуру 60 градусов, то кристалл все 72. Другими словами, светодиод всегда будет горячее, чем радиатор, на котором он сидит.

Напоследок несколько причин, по которым не стоит перегревать светодиоды. Максимально допустимая температура у разных производителей варьируется от 85 до 120 градусов. При этом остается только гадать, сколько проживут светодиоды при такой температуре, т.е. чем горячее, тем меньше они проживут. Это первая причина. И вторая причина это то, что с ростом температуры падает светоодача (люмен с ватта) Мало кто знает, при какой температуре, нормируется светоотдача. ВСЕ фирмы нормируют светоотдачу при 20 (!) градусах цельсия. Т.е. это даже ниже комнатной температуры. Это все есть в даташите на любой светодиод, никакого секрета здесь нет. Да и третья причина. Величину максимального тока производитель тоже указывает далеко не для максимальной температуры. То есть указанный в описании максимальный ток нельзя давать, если не обеспечено должное олаждение. В виде графика это тоже есть в любом даташите, но это, по-моему, вообще никто не учитывает в своих поделках. В общем, хорошее (желательно избыточное) охлаждение и заниженный ток являются желательными при эксплуатации светодиодов любой мощности. Ну и совсем напоследок. Многие отвечают на замечания по охлаждению, в духе «пол-года, полет нормальный». Ребята, полгода, год, это не срок для светодиодов, если только они не работают круглые сутки. Это тоже самое, как сказать, что у меня двигатель прошел 10000км, полет нормальный.

Изготавливаем своими руками радиатор для светодиодов

Светодиоды появились всего несколько лет назад. Но они уже успели закрепить за собой лидерские позиции на рынке осветительной продукции. Они могут применяться не только в системах освещения, но и в различных поделках или любительских схемах. Когда имеешь дело с led, нужно обязательно позаботиться о вариантах охлаждения. Одним из способов охлаждения светодиодов является установка радиатора.

Внешний вид радиаторов разных форм

Радиаторы для охлаждения светодиодов

Наша статья раскроет вам все тайны, как можно правильно и при этом своими руками собрать устройство для охлаждения.

Зачем необходим теплоотводник

Прежде чем приступить к самостоятельной сборке теплоотводника для светодиодов, необходимо знать особенности самого источника света.
Светодиоды представляют собой полупроводники, которые имеют две ножки (“+” и “-”) т.е. они обладают полярностью.

Разнообразие цветов свечения светодиодов

Чтобы правильно изготовить для них радиатор, необходимо провести определенный расчет. В первую очередь этот расчет должен включать измерения напряжения, а также силу тока. Кроме этого необходимо помнить, что любое электроемкое устройство, включая светодиоды, отличает тенденцией к нагреванию. Поэтому здесь и нужна система охлаждения.
Проводя расчет, помните — лишь 1/3 от указанной мощности источника света будет преобразоваться в световой поток (например, 3-3,5 из 10w). Поэтому основная часть составит тепловые потери. Для того чтобы минимизировать теплопотери и используют радиаторы.

Обратите внимание! Перегревание светодиода приводит к уменьшению его срока эксплуатации. Поэтому использование радиатора позволяет еще и продлить «жизнь» источнику света.

Поэтому схемы светодиодов иметь комплекс охлаждения всех основных элементов.
Сегодня для охлаждения элементов электросхемы, в которую входят светодиоды, можно использовать три варианта теплоотведения:

  • через корпус прибора (не всегда можно реализовать);
  • через печатную плату. Охлаждение ведется через неосновные проводящие дорожки, по которым течет ток;
  • с помощью радиатора. Он подходит как к платам, так и к светодиодам.

Обратите внимание! В последней ситуации необходимо правильно провести расчет того, какой именно площади он должен быть.

Применение радиатора для охлаждения светодиода

Радиатор на светодиодах

Самым эффективным способом охлаждения светодиодов является использование радиатора, который легко можно соорудить самостоятельно. Главное помните, что на работу теплоотводчика влияет форма и количество ребер.

Особенности конструкции теплоотводчиков

Озадачившись собственноручно собрать радиатор, подходящий для светодиодов, многие задаются вполне закономерным вопросом «какой лучше?». Ведь сегодня существуют две группы теплоотводчиков, которые различаются по своим конструкционным особенностям:

  • игольчатые. Чаще применяются для системы охлаждения естественного типа. Такие модели применяются для мощных светодиодов;

Внешний вид игольчатого радиатора

  • ребристые. Используются в системах принудительного охлаждения. Их выбирают в зависимости от геометрических параметров. При этом они могут применяться и для охлаждения мощных светодиодов.

Внешний вид ребристого радиатора

Выбирая тип теплоотводчика необходимо помнить, что игольчатый пассивный аппарат превышает эффективность ребристой модели на 70%.
Радиатор любой конструкции (ребристой или игольчатой) может иметь различную форму:

  • квадратную;
  • круглую;
  • прямоугольную.

Вариант радиатора, подходящего для светодиодов, следует выбирать в зависимости от потребностей в системе охлаждения.

Особенности вычислений

Расчет схемы для создания своими руками радиатора всегда следует начинать с подбора элементной базы. Не забывайте, что номинал здесь должен отвечать не только потенциалу собираемого теплоотводчика, но и предотвращению создания дополнительных потерь. Иначе самодельный аппарат будет иметь низкую эффективность. И в первую очередь для этого необходимо провести расчет площади радиатора.
Что должен включать расчет такого параметра, как площадь:

  • модификация аппарата;
  • какая имеется площадь рассеивания;
  • показатели окружающего воздуха;
  • материал, из которого изготавливается теплоотводчик.

Такие нюансы необходимо учитывать тогда, когда проектируется новый радиатор, а не переделывается старый. Самым важным для самостоятельно сборки теплоотводника будет показатель максимально допустимого рассеивания мощности теплообменного элемента.
Чтобы рассчитать площадь радиатора существует два способа.
Первый метод расчета. Для того чтобы определить требуемую площадь, нужно использовать формулу F = а х S х (T1 – T2), где:

  • F — тепловой поток;
  • S – площадью поверхности теплоотводчика;
  • T1 — показатель температуры среды, которая отводит тепло;
  • T2 — температура, которую имеет нагретая поверхность;
  • а – коэффициент, отражающий теплоотдачу. Данный коэффициент для неполированных поверхностей условно принимается равным 6-8 Вт/(м2К).

Принцип расчета необходимой окружности

Используя этот способ расчета необходимо помнить, что пластина или ребро имеют две поверхности для отвода тепла. При этом расчет поверхности иглы проводится с помощью длины окружности (π х D), которую нужно умножить на показатель высоты.
Второй метод расчета. Здесь используется несколько упрощенная формула, выведенная экспериментальным путем. В данном случае используется формула S = [22 – (M x 1,5)] x W, где:

  • S — площадь теплообменника;
  • M – незадействованная мощность светодиода;
  • W – подведенная мощность (Вт).

При этом если будет изготавливаться ребристый алюминиевый аппарат, можно использовать в расчетах данные, которые получили тайванские специалисты:

  • 60 Вт – от 7000 до 73000 см2;
  • 10 Вт – около 1000 см2;
  • 3 Вт – от 30 до 50 см2;
  • 1 Вт – от 10 до 15 см2.

Но в такой ситуации необходимо помнить, что приведенные выше данные подходят к климатическим условиям Тайваня. В нашем случае их стоит брать только лишь при проведении предварительных вычислений.

Материал для изготовления теплоотводчика

Срок службы светодиодов непосредственно зависит от того, какой материал задействован в полупроводнике, а также от качественности работы системы охлаждения.
При выборе материала для теплоотводчика, необходимо руководствоваться следующим:

  • материал должен иметь теплопроводность не менее 5-10 Вт;
  • уровень теплопроводности должен быть выше 10 Вт.

В связи с этим, для изготовления теплоотводчика стоит использовать такие материалы:

  • алюминий. Алюминиевый вариант на сегодняшний день для охлаждения светодиодов используют чаще всего. Но при этом алюминиевый теплоотводчик имеет существенный минус – состоит из ряда слоев. В результате такого строения алюминиевый аппарат провоцирует тепловые сопротивления. Их преодолеть можно только с помощью дополнительных теплопроводных материалов, в роли которых может выступать изоляционные пластины;

Обратите внимание! Алюминиевый радиатор, несмотря на свой недостаток, отлично справляется с отводом тепла. Здесь используется алюминиевая пластинка, которая обдувается вентилятором.

Внешний вид алюминиевого радиатора

  • керамика. Керамические теплоотводчики имеют специальные трассы, по которым проводится ток. К этим же трассам припаиваются светодиоды. Такие изделия способны отводить в два раза больше тепла;
  • медь. Здесь имеется медная пластинка. Ее отличает более высокая теплопроводность, нежели у алюминия. Но медь уступает алюминию в технических характеристиках и весе. При этом медь — не податливый металл, а после обработки остается много обрезков;

Внешний вид медного радиатора

Радиатор из меди

  • пластмасса. К достоинствам стоит отнести доступную стоимость, а также высокий уровень технологичности. При этом в минусах здесь меньшая теплопроводность.

Как видим, самым оптимальным вариантом по цене и качеству будет изготовление своими руками радиатора для светодиодов из алюминия. Рассмотрим несколько способов того, как можно сделать теплоотводчик для светодиодов.

Каким образом изготавливаются теплоотводчики

Не все радиолюбители с охотой берутся за изготовление подобных устройств. Ведь оно будет выполнять ведущую роль. От того, насколько качественно будет сделан своими руками теплоотводчик, зависит срок эксплуатации осветительной установки, выполненной из светодиодов. Поэтому многие предпочитают не рисковать и покупать аппараты для системы охлаждения в специализированных магазинах.

Читайте также  Какие бывают изоляторы ВЛ и для чего они предназначены?

Внешний вид самодельного радиатора

Самодельный радиатор для диодов

Но бывают ситуации, когда нет возможности купить, но его можно изготовить из подручных средств, которые без проблем отыщутся в домашней лаборатории любого радиолюбителя. И здесь подходят два способа изготовления.

Первый способ самостоятельной сборки

Самой простой конструкцией для самодельного радиатора, конечно же, будет круг. Его можно вырезать следующим образом:

  • из листа алюминия вырезаем круг и делаем на нем необходимое количество надрезов;

Внешний вид разрезанного алюминиевого круга

Разрезаный круг из алюминия

  • далее отгибаем немного сектора. В результате получается некое подобие вентилятора;
  • по осям необходимо отогнуть 4 усика. С их помощью устройство будет крепиться к корпусу лампы;
  • светодиоды на таком радиаторе можно закрепить при помощи термопасты.

Внешний вид самодельного алюминиевого радиатора

Готовый радиатор для диодов круглой формы

Как видим, это достаточно простой способ изготовления.

Второй способ самостоятельной сборки

Охлаждающий аппарат, который будет подключаться к светодиодам, можно самостоятельно сделать их куска трубы, которая имеет прямоугольное сечение, а также из алюминиевого профиля. Здесь вам понадобятся:

  • пресс-шайба с диаметром 16 мм;
  • труба 30х15х1,5;
  • термопаста КТП 8;
  • Ш-образный профиль 265;
  • термоклей;
  • саморезы.

Делаем радиатор следующим образом:

  • в трубе просверливаем три отверстия;

Внешний вид трубок для будущего радиатора

Вариант трубы для радиатора

  • далее сверлим профиль. С его помощью будет осуществляться крепление к лампе;
  • светодиоды крепим к трубе, которая будет выступать в качестве основания теплоотводчика, с помощью термоклея;
  • в местах соединения элементов радиатора наносим слой термопасты КТП 8;
  • осталось собрать конструкцию с помощью саморезов, оснащенных пресс шайбой.

Данный способ будет несколько сложнее в реализации, чем первый вариант.

Заключение

Зная, что собой представляет радиатор, подключаемый к светодиодам, его вполне можно изготовить своими руками из подручных средств. Его правильная сборка поможет вам не только эффективно охлаждать осветительную установку, но и избежать ситуации снижения сроков эксплуатации светодиодов.

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.

Самодельный радиатор 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 диода в точечный светильник

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.

Виды радиаторов

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

Простой радиатор из жестиПростейшим 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.

Радиатор от ПКСделать 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.

Алюминиевый профильПлощадь 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.

Профиль охлаждеия

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.

Мини радиаторы

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.

Led с готовой переходной пластиной

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.

Крепление led к радиатору клеем

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: