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.
Рекомендуемые товары
GREENGNOM GG-30
Ускоряет рост рассады, комнатных растений и цветов, повышает урожайность.Экономичен. Легок. Влагоуст..
2 370.00 р.
GREENGNOM GG-120
Ускоряет рост рассады, комнатных растений и цветов, повышает урожайность.Экономичен. Легок. Влагоуст..
6 120.00 р.
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
Современные светильники для растений – это светодиоды с сочетанием красного и синего цвета, а также ..
2 800.00 р.
Теги: светильник, фитолампа, фитосветильник