Тонкощі роботи зі світлодіодами, або для чого потрібно охолодження

ecb26236a44fc5379d5f9f77d00876f7 Тонкощі роботи зі світлодіодами, або для чого потрібно охолодження

Радіатори для світлодіодів

За останні кілька років світлодіоди досить сильно упали в ціні, що суттєво розширило їх область застосування. Вони можуть використовуватися не тільки як складова систем освітлення, а також входити в основу аматорських схем і виробів. При цьому радіатори для світлодіодів складаються грамотно зовсім не часто, хоча це один з основних способів охолодження пристроїв. Своїми руками зібрати схему з світлодіодів 1-10w не так вже складно, а от як зробити це грамотно – інше питання.

Що потрібно знати при роботі зі світлодіодами?

  • Відмінності ламп розжарювання і світлодіодів досить істотні. Вони мають дві ніжки (“+” і “-“), що робить їх чутливими до полярності, а також працюють від постійного напруження.
  • Розрахунок схеми зі світлодіодами повинен включати в себе не тільки вимірювання напруги, але також обчислення сили струму. Теоретично, напруга може бути яким завгодно, якщо при цьому буде стабілізована необхідна сила струму.
  • Будь-які споживачі електричної енергії мають тенденцію нагріватися, але в разі світлодіодів необхідно забезпечити систему охолодження.

Проводячи розрахунок майбутнього пристрою, потрібно враховувати, що тільки 1/3 зазначеної потужності світлодіода буде перетворена в світловий потік (3-3,5 з 10w). Частина, що залишилася, на жаль, перейде в розряд теплових втрат. Це число можна дещо знизити, використовуючи радіатор.

Не варто забувати також про те, що багаторазове перегрівання світлодіода в кілька разів зменшує його час експлуатації, яка може налічувати десятки, а то й сотні тисяч годин для різних моделей та конструкцій. Щоб ресурси не витрачалися даремно, схеми з використанням світлодіодів повинні включати в свою конфігурацію систему охолодження основних елементів.

На сьогоднішній день можна виділити 3 основних способи відведення тепла:

  • через корпус пристрою (не завжди досяжно);
  • через саму друковану плату (через її допоміжні компоненти або доріжки, по яких проходить струм);
  • через радіатор (можна припаяти або приклеїти на світлодіоди або на плату, важливо правильно підібрати його площа).

Саме останній спосіб вважається найбільш ефективним. При цьому на роботу самого радіатора впливає кількість і форма ребер.

Розрахунки і величини

Розрахунок схеми починається з підбору елементної бази. Номінал повинен не тільки відповідати можливостям проектованого пристрою, але, по можливості, не створювати додаткових втрат, що зменшують ефективність системи.

Популярність світлодіодів на 1w гранично легко пояснити – вони досить невибагливі, що практично до нескінченності розширює область їх застосування. Здавалося б, збільшення потужності повинно позначатися на яскравості, але це не зовсім так. Установка світлодіода на 3w за характеристиками світлового потоку дорівнює монтажу 2-х світлодіодів по 1w, але при цьому збільшує витрату енергії (враховувати, щоправда, стоїть і режими роботи пристрою).

Використання над’яскравих світлодіодів на 10w і вище або матриць від 10w окупає себе в основному при необхідності повноцінно висвітлювати порівняно велику площу. Пояснити це можна тим, що для невеликого простору потік світла великої концентрації може виявитися надмірним.

У разі пасивного охолодження світлодіодів, вони можуть закріплюватися безпосередньо на тепловідводах. Радіатор можна використовувати будівельні мідні або алюмінієві профілі різного перерізу (нескладно зібрати навіть своїми руками). При цьому без обдування використання радіатора з великою кількістю ребер навряд чи виявиться ефективним.

Що брати до уваги, монтуючи радіатор:

  • Варто враховувати лише площа зовнішніх елементів, внутрішні ребра, незалежно від кількості і величини, зазвичай забезпечують не більше 10-15% охолодження;
  • При обчисленнях можна відштовхуватися від співвідношення 1w на 20 см2 (при цьому мінімальна товщина стінки для не менш 1-2 мм для 1 w, 2-3мм для 3 w, 4-6 мм для 10w яскравих діодів і 10w матриць);
  • Температура основи світлодіода не повинна підніматися вище 50?С (при досягненні відмітки в 80 С люмінофор починає деградувати, тим приводячи до поломки світлодіода);
  • Збираючи схему своїми руками, можна спробувати знайти радіатор від старих радянських елементів (транзисторів, материнських плат), що істотно полегшить поставлене завдання;
  • Якщо креслення пристрою дозволяє, можна використовувати світлодіоди, спочатку прикріплені до основи довільної форми. Знаходяться на них контактні площадки (2-4 і більше) не тільки спрощують спайку, але також значно зменшують нагрів світлодіодів;
  • При монтажі світлодіода на радіатор простіше всього використовувати термоклей (клей, стійкий до впливу температур, а не склад для термопістолети). Підійде також швидковисихаюча поліефірна оксидна смола (можна знайти в авто-магазинах).

Правильно зібрати схему для освітлення своїми руками досить просто. Потрібно враховувати деякі особливості світлодіодів, підібрати відповідний радіатор, попередньо зробивши розрахунок і обчисливши його площу. Радіатори можна також придбати у спеціалізованих вітчизняних або зарубіжних магазинах. Готові охолоджувачі хороші тим, що вони практично ідеально підходять для монтажу. З іншого боку, вартість покупного радіатора робить власноручний складання пристроїв досить витратною.