Алюминиевый радиатор охлаждения для светодиода. Радиатор для светодиодов. PCB (печатная плата)

Алюминиевый радиатор охлаждения для светодиода. Радиатор для светодиодов. PCB (печатная плата)

• MCPCB – MCPCB ( PCB с металлической подложкой – это те платы, которые содержат материал подложки из металла в качестве распределителя тепла в качестве неотъемлемой части печатной платы. Металлическая подложка обычно состоит из алюминиевого сплава. Кроме того, MCPCB может использовать преимущество диэлектрического полимерного слоя с высокой теплопроводностью для снижения теплового сопротивления.
• Разделение – отделение цепи привода светодиодов от платы светодиодов предотвращает повышение температуры, генерируемой драйвером, от повышения температуры соединения светодиодов.

Система Толстопленочных Материалов.

• Аддитивный процесс – Толстая пленка – это процесс селективного осаждения добавки, при котором материал используется только там, где это необходимо. Обеспечивается более прямое подключение к алюминиевому радиатору; поэтому материал теплового интерфейса не требуется для построения схемы. Уменьшает теплорассеивающие слои и тепловой след. Стадии обработки сокращаются вместе с количеством материалов и количеством потребляемых материалов.
• Изолированная система алюминиевых материалов – увеличивает тепловую связь и обеспечивает высокую прочность на разрыв. Материалы можно обжигать при температуре менее 600 ° C. Цепи встроены непосредственно в алюминиевые подложки, что исключает необходимость в материалах для теплового интерфейса . Благодаря улучшенным тепловым связям температура соединения светодиода может быть уменьшена до 10 ° C. Это позволяет разработчику уменьшить количество светодиодов на плате, увеличив мощность каждого светодиода; или уменьшить размер подложки, чтобы управлять размерными ограничениями. Также доказано, что снижение температуры соединения светодиода значительно увеличивает срок его службы.

Радиатор для светодиода 3w. Термоклей для светодиодов – алюминиевый радиатор своими руками

Устройство и принципы функционирования радиатора для светодиодов. Правила выбора материала и площади детали. Делаем радиатор своими руками легко и быстро.

Распространенное мнение, что светодиоды не нагреваются – заблуждение. Возникло оно потому, что маломощные светодиоды на ощупь не горячие. Все дело в то, что они оснащены отводчиками тепла – радиаторами.

Принцип действия теплоотвода

Главным потребителем тепла, выделяемого светодиодом, является окружающий воздух. Его холодные частицы подходят к нагретой поверхности теплообменника (радиатора), нагреваются и устремляются вверх, освобождая место новым холодным массам.

При столкновении с другими молекулами происходит распределение (рассеивание) тепла. Чем больше площадь поверхности радиатора, тем интенсивнее он передаст тепло от светодиода воздуху.

Подробнее о принципах работы светодиодов читайте.

Количество поглощенного воздушной массой тепла с единицы площади не зависит от материала радиатора: эффективность естественного «теплового насоса» ограничено его физическими свойствами.

Материалы для изготовления

Радиаторы для охлаждения светодиодов различаются по конструкции и материалу.

Окружающий воздух может принять не более 5-10 Вт с единичной поверхности. При выборе материала для изготовления радиатора следует принять во внимание выполнение следующего условия: теплопроводность его должна быть не менее 5-10 Вт. Материалы с меньшим параметром не смогут обеспечить передачу всего тепла, которое может принять воздух.

Теплопроводность выше 10 Вт будет технически избыточной, что повлечет за собой неоправданные финансовые затраты без увеличения эффективности радиатора.

Для изготовления радиаторов традиционно используют алюминий, медь или керамику. В последнее время появились изделия, выполненные из теплорассеивающих пластмасс.

Рекомендуем Вам также более подробно прочитать про.

Алюминиевые

Основным недостатком алюминиевого радиатора является многослойность конструкции. Это неизбежно приводит к возникновению переходных тепловых сопротивлений, преодолевать которые приходится с помощью применения дополнительных теплопроводящих материалов:

• клейких веществ;
• изолирующих пластин;
• материалов, заполняющих воздушные промежутки и пр.

Алюминиевые радиаторы встречаются чаще всего: они хорошо прессуются и вполне сносно справляется с отводом тепла.

Алюминиевые радиаторы для светодиодов 1 вт

Медные

Медь обладает большей теплопроводностью, чем алюминий, поэтому в некоторых случаях ее использование для изготовления радиаторов оправдано. В целом же данный материал уступает алюминию в плане легкости конструкции и технологичности (медь – менее податливый металл).

Изготовление медного радиатора методом прессования – наиболее экономичным – невозможно. А обработка резанием дает большой процент отходов дорогостоящего материала.

Медные радиаторы

Керамические

Одним из наиболее удачных вариантов теплоотводчика является керамическая подложка, на которую предварительно наносятся токоведущие трассы. Непосредственно к ним и подпаиваются светодиоды. Такая конструкция позволяет отвести в два раза больше тепла по сравнению с металлическими радиаторами.

Лампочка с керамическим радиатором

Пластмассы теплорассеивающие

Все чаще появляется информация о перспективах замены металла и керамики на терморассеивающую пластмассу. Интерес к этому материалу понятен: стоит пластмасса намного дешевле алюминия, а ее технологичность намного выше. Однако теплопроводность обычной пластмассы не превышает 0,1-0,2 Вт/м.К. Добиться приемлемой теплопроводности пластмассы удается за счет применения различных наполнителей.

При замене алюминиевого радиатора на пластмассовый (равной величины) температура в зоне подвода температур возрастает всего на 4-5%. Учитывая, что теплопроводность теплорассеивающей пластмассы намного меньше алюминия (8 Вт/м.К против 220-180 Вт/м.К), можно сделать вывод: пластический материал вполне конкурентоспособен.

Лампочка с радиатором из термопластика

Конструктивные особенности

Конструктивные радиаторы делятся на две группы:

• игольчатые;
• ребристые.

Первый тип, в основном, применяется для естественного охлаждения светодиодов, второй – для принудительного. При равных габаритных размерах пассивный игольчатый радиатор на 70 процентов эффективнее ребристого.

Радиаторы игольчатого типа для мощных и смд светодиодов

Но это не значит, что пластинчатые (ребристые) радиаторы годятся только для работы в паре с вентилятором. В зависимости от геометрических размеров, они могут применяться и для пассивного охлаждения.

LED-лампа с ребристым радиатором

Обратите внимание на расстояние между пластинами (или иглами): если оно составляет 4 мм – изделие предназначено для естественного отвода тепла, если зазор между элементами радиатора всего 2 мм – его необходимо комплектовать вентилятором.

Оба типа радиаторов в поперечном сечении могут быть квадратными, прямоугольными или круглыми.

Рекомендуем Вам также ознакомиться с электромагнитным устройством –.

Радиатор для светодиода 50w своими руками. Особенности охлаждения мощных светодиодов

Как указывалось ранее, обеспечить эффективный отвод тепла от светодиода можно при помощи организации пассивного или активного охлаждения. Светодиоды мощностью потребления до 10 вт целесообразно устанавливать на алюминиевые (медные) радиаторы, так как их массогабаритные показатели будут иметь приемлемые значения.

Применение пассивного охлаждения для светодиодных матриц мощностью 50 Вт и более становится затруднительным; размеры радиатора составят десятки сантиметров, а масса возрастёт до 200-500 грамм. В этом случае стоит задуматься о применении компактного радиатора вместе с небольшим вентилятором. Этот тандем позволит снизить массу и размеры системы охлаждения, но создаст дополнительные трудности. Вентилятор необходимо обеспечить соответствующим напряжением питания, а также позаботиться о защитном отключении светодиодного светильника в случае поломки кулера.

Существует ещё один способ охлаждения мощных светодиодных матриц. Он состоит в применении готового модуля SynJet, который внешне напоминает кулер для видеокарты средней производительности. Модуль SynJet отличается высокой производительностью, тепловым сопротивлением не больше 2 °C/Вт и массой до 150 г. Его точные размеры и вес зависят от конкретной модели. К недостаткам стоит отнести необходимость в источнике питания и высокую стоимость. В результате получается, что светодиодную матрицу в 50 Вт нужно крепить либо на громоздкий, но дешёвый радиатор, либо на маленький радиатор с вентилятором, блоком питания и системой защиты.

Каким бы ни был радиатор, он способен обеспечить хороший, но не самый лучший тепловой контакт с подложкой светодиода. Для снижения теплового сопротивления на контактируемую поверхность наносят теплопроводящую пасту. Эффективность её воздействия доказана повсеместным применением в системах охлаждения компьютерных процессоров. Качественная термопаста устойчива к затвердеванию и обладает низкой вязкостью. При нанесении на радиатор (подложку) достаточно одного тонкого ровного слоя на всей площади соприкосновения. После прижима и фиксации толщина слоя составит около 0,1 мм.

Радиатор для светильника. Расчет радиатора для светодиода

Для мощных светодиодов обязательно требуется теплоотвод, поскольку величина рассеиваемой мощности в них на порядок больше, чем в обычных, таких как SMD 2538, SMD 5630 и SMD5730 и пр. Причина и в том, что перегрев сокращает срок службы диода. В результате он плавно теряет свою яркость.

Для охлаждения традиционно используют радиаторы . Холодные частицы воздуха нагреваются от его нагретой поверхности и устремляются вверх. На их место приходят новые холодные массы, и цикл повторяется.

Существует два способа охлаждения светодиода:

• Пассивное. Это и есть охлаждение с помощью радиатора. Его главным преимуществом считается отсутствие шума и минимум требований к обслуживанию.
• Активное. Отличается от предыдущего вида улучшенным отводом тепла за счет применения внешней силы. Простейший вариант активного охлаждения – сочетание радиатора с кулером. В сравнении с пассивной системой оно более компактное, но при этом кулер может издавать шум.

Какой радиатор нужен для светодиода

У материала, из которого изготовлен радиатор, должна быть теплопроводность не менее 5-10 Вт. При меньшем значении прибор не сможет эффективно отводить все тепло, поскольку окружающий воздух может принять не более 5-10 Вт с единицы поверхности. При этом значение теплопроводности выше 10 Вт нерационально, поскольку эффективность радиатора от этого не увеличится.

Радиаторы различаются по материалу изготовления. Существуют разные модели:

• Алюминиевые. Наиболее распространенные, хорошо справляются с отводом тепла. Минусом считают многослойность конструкции, из-за чего в конструкцию приходится добавлять дополнительные токопроводящие материалы.
• Медные. Теплопроводность меди больше, чем алюминия, но она уступает ему по легкости и технологичности (медь – менее податливый материал).
• Керамические. Представляют собой подложки с токоведущими трассами, к которым припаивают светодиоды. В сравнении с металлическими отводят примерно в 2 раза больше тепла.

В конструктивном плане существует три типа радиаторов для светодиодов:

• Пластинчатый. Представляет собой комплекс пластин, соединенных несколькими трубками.

• Ребристый. Используется для принудительного (активного) охлаждения светодиодов.

• Штыревой (игольчатый, стержневой). Применяется в основном для естественного охлаждения светодиодов. Считается, что при равных размерах пассивный игольчатый радиатор на 70% эффективнее ребристого.

Радиатор любой конструкции может иметь квадратную, круглую или прямоугольную форму. Конкретный вид выбирают в зависимости от потребностей в мощности системы охлаждения.

Как рассчитать радиатор для светодиода

Расчет радиатора для светодиода осуществляется не по площади поверхности, а по полезной площади рассеивания. Чем она больше, тем интенсивнее устройство будет передавать тепло воздуху. Еще необходимо учитывать подводимую мощность. Если светодиод будет использоваться на полную мощность, то и в охлаждении он будет нуждаться сильнее. Не менее важно учитывать, где устройство будет расположено: на улице или в помещении.

Методика профессионального расчета учитывает несколько важных факторов:

• показатели окружающего воздуха;
• модификация радиатора;
• материал теплоотводчика;
• площадь рассеивания.

Но такие характеристики учитываются обычно проектировщиками, которые разрабатывают теплоотвод. В бытовых условиях можно воспользоваться более простой формулой. Она предполагает вычисление максимальной рассеиваемой мощности теплообменника.

Ф = а · S · (Т1 – Т2),

где Ф – величина теплового потока, S – площадь поверхности радиатора (всех теплоотводящих поверхностей), Т1 и Т2 – температура среды, отводящей тепло, и температура нагретой поверхности соответственно, а – коэффициент теплоотдачи (условно принимается 6-8 Вт/м²·К).

При расчете площади поверхности теплоотводчика нужно учитывать следующее:

• У пластинчатых и ребристых радиаторов есть 2 поверхности для отвода тепла, поэтому в формуле это будет не S, а 2S.
• У игольчатых радиаторов площадь поверхности теплоотвода определяется как длина окружности (π · D), которую умножили на высоту (H).

Есть более простая формула расчета площади радиатора для светодиода, которая популярна среди пользователей интернета как экспериментальная. Она применима для алюминиевых радиаторов и выглядит следующим образом:

S_ох= (22 – (М · 1,5) · W,

где S_ох– площадь охладителя, М – не задействованная мощность светодиода (Вт), W – подведенная мощность (Вт). Получаемой по формуле площади достаточно для естественного охлаждения светодиода без применения кулера. Применяя формулу для расчета медного радиатора, площадь необходимо уменьшить в 2 раза.

Можно не производить расчет радиатора охлаждения светодиода, а воспользоваться усредненными данными, которые отражают зависимость площади от мощности. Для алюминиевых радиаторов актуальны следующие значения:

• 1 Вт – 10-15 см²;
• 3 Вт – 30-50 см²;
• 10 Вт – 1000 см²;
• 60 Вт – 7000-7300 см².

Указанная площадь радиатора светодиода имеет достаточно большой разброс, поэтому данные считаются приблизительными, что нужно учитывать при выборе подходящего устройства.

Рассказать друзьям!

Ребристые радиаторы из алюминиевого профиля. Ребристые радиаторы

При выборе радиатора обращают внимание на ряд критериев: материал радиатора, площадь рабочей поверхности, форма охладителя. Всё это значительно влияет на характеристики теплоотвода. Не последнюю роль играет стоимость изделий. Дешевые материалы типа алюминия имеют удовлетворительные параметры теплопроводности, но отличаются привлекательной ценой. Медные радиаторы и графитовые листы более эффективны, но и цена у них совсем другая.

Виды радиаторов

Технологии изготовления радиаторов

Несмотря на появление инновационных материалов с высоким КПД отдачи тепла, традиционные алюминиевые радиаторы пока удерживают ведущее место в своем сегменте.

Существует несколько технологий изготовления радиаторов из алюминия, самыми распространенными являются литье и экструзия. Особенности технологического процесса накладывают определенные ограничения, поэтому понимание технологии поможет сделать правильный выбор по критериям цены и качества. Например, радиаторы ребристой формы будут дешевле и эффективней при экструзионном производстве, а произвести игольчатые радиаторы можно только методом литья.
Ребристые радиаторы при литье могут образовывать раковины и газовую пористость, что ухудшает теплопроводность. Поэтому радиаторы сложного профиля лучше выбирать литые, а радиаторы ребристые – экструзивные.
При экструзии (лат. выдавливание) жидкий алюминиевый сплав продавливается через стальные пластины с отверстиями определенной формы и сечения, в результате чего получаются профили определенной формы, которые в последствии нарезаются на радиаторы нужной длины. Из описания видно, что таким методом можно производить только ребристые радиаторы с ограниченной высотой ребер. Однако экструзионные радиаторы даже при меньших габаритных размерах показывают лучшие характеристики теплопроводности, а поскольку основная стоимость радиатора – это материал, то уменьшение использованного материала ведет и к уменьшению стоимости изделия при сохранении (а порой и увеличении по сравнению с литыми) параметров теплопроводности.

Сравнение технологий

В нашем ассортименте экструзивные радиаторы представлены ребристыми радиаторами серии АВМ, они выполнены из алюминиевого сплава АД31. Его характеристики:

Приведем сравнительный анализ двух моделей радиаторов, популярного литого радиатора Р600 и АВМ-028.

Профилирование ребер

Известно, что чем больше площадь поверхности, тем выше эффективность теплопередачи. А увеличить площадь можно или путем увеличением размеров радиатора, или добавлением ребер оптимальной формы. Т.к. размеры радиаторов увеличить можно далеко не всегда, то профилированию ребер следует уделить особое внимание. Радиаторы АВМ имеют микрорельеф на ребрах, что существенным образом увеличивает площадь поверхности, а значит и увеличивает теплоотвод.

Механообработка
Сегодня в нашем ассортименте представлены модели со стандартной длиной в 50, 100 и 150 мм. Однако по спецификации заказчика возможна поставка радиаторов нужной длины с дополнительной механообработкой (сверлением, фрезировкой, нарезанием резьбы).

Радиатор для светодиода 100w. 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.

Светодиоды

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.

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.