Охлаждение светодиодного светильника

Зачем нужно охлаждение?

Несмотря на высокие показатели светоотдачи, светодиоды излучают свет примерно на треть потребляемой мощности, а остальное выделяется в тепло. Если диод перегревается, структура его кристалла и люминофора нарушается, начинает деградировать, световой поток снижается, а степень нагрева 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 ДРАЙВЕРАМИ. 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 – 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 очень мала. 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 охлаждения является отсутствие шума и практически полное отсутствие необходимости его обслуживания.


Активная система охлаждения – это способ охлаждения с применением внешней
силы для улучшения отвода тепла. В качестве простейшей системы можно рассмотреть связку радиатор + кулер (вентилятор). 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 переходов кристалл-подложка, подложка-радиатор, радиатор-воздух. Чтобы упростить решение, многие пользуются соотношением 20-30 см2/Вт. Это значит, что на каждый ватт LED света нужно использовать радиатор площадью порядка 30 см2.

Естественно, такое решение не является идеальным. 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 переносить температуру до 100 градусов. Проще всего определить степень нагрева – прикоснуться рукой, если рука терпит – всё в порядке, а если корпус может вас обжечь – принимайте решение для улучшения условий его работы.

Некоторые производители профилей радиаторов исходят из пропорции 1кг алюминия на 50Вт пассивного охлаждения. Цифра грубая, но позволит, к примеру, при покупке на глаз прикинуть, справится ли профиль выбранной вами лампы с заявленной мощностью.

 

Считаем площадь

Допустим, мы имеем светильник мощностью 3Вт. Площадь радиатора для светодиода 3Вт, согласно описанному выше правилу, будет равна 70-100см2. 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.

 

Еще один маленький момент!

 

Анодирование (защитное, 15 мкм) в среднем повышает эффективность на 20-25%. Величина эффективности зависит от конструкции радиатора, конвекции (передачи тепла от металла к воздуху) и качества анодирования. Многие часто путают теплопроводность с теплоотдачей. Да, теплопроводность у анодированной плёнки алюминия хуже, чем у чистого, но 15 микрометров на этот показатель не влияют. А вот на коэффициент теплоотдачи 15мкм анодирования влияют. И еще как! Во-первых, увеличивается площадь поверхности за счет микропор, возникающих при вылете частиц в процессе анодирования. Хотя говорить о значительном улучшении теплоотдачи именно из-за этого не приходится, так как микропоры малы, а относительная глубина их велика. А вот что влияет – так это повышающаяся степень черноты! У анодированного алюминия с плёнкой окисла 15мкм она составляет 0,8 против 0,2- 0,3 у не анодированного. В закрытых помещениях светодиодные приборы в отсутствии естественной конвекции  из-за ветра охлаждаются главным образом за счет теплового излучения. В этих случаях эффект от анодирования может достигать 40-50%. На улице, где конвекция уже сильнее влияет на теплоотдачу - эффект будет 15-20%.

Вывод: Анодированный корпус это красиво, надежно к истиранию и царапинам. Не анодированный  корпус лучше отводит тепло.

 

  • Охлаждение светодиодного светильника

Рекомендуемые товары

GREENGNOM GG-30

GREENGNOM GG-30

Ускоряет рост рассады, комнатных растений и цветов, повышает урожайность.Экономичен. Легок. Влагоуст..

2 370.00 р.

GREENGNOM GG-120

GREENGNOM GG-120

Ускоряет рост рассады, комнатных растений и цветов, повышает урожайность.Экономичен. Легок. Влагоуст..

6 120.00 р.

Светильник для растений FITO-120

Светильник для растений FITO-120

Современные светильники для растений – это светодиоды с сочетанием красного и синего цвета, а также ..

3 630.00 р.

Светильник для растений FITO-90

Светильник для растений FITO-90

Современные светильники для растений – это светодиоды с сочетанием красного и синего цвета, а также ..

2 800.00 р.

Теги: светильник, фитолампа, фитосветильник