4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Водяное охлаждение мощных светодиодов

Сделай сам: мощный светодиод с водяным охлаждением

  • Jurei-678
  • 6 октября 2016
  • Самоделки для домаСвет

У нас пополнение раздела полезных самоделок для дома: мощный светодиод с водяным охлаждением своими руками.

Привет всем! Иногда хочется соорудить мощный светодиодный светильник, но нет подходящего радиатора или они дороги и имеют громоздкий вид.

Сегодня я покажу вам, как охладить мощный светодиод 10 -30 ватт имея радиатор три на три сантиметра. Берем радиатор и на него приклеиваем светодиод, как только клей высох, на светодиод наносим бесцветный силикон и приклеиваем на него кусок стекла или линзу.
Минусовые и плюсовые клеммы силиконом герметизируем тоже, когда силикон высохнет, опускаем конструкцию в стакан с водой и проверяем омметром сопротивление на воду между проводниками — оно должно быть очень большое. Опускаем светодиод в банку 200 грамм с водой или маслом, делаем отверстие в крышке и включаем питание.
После часа работы светильника на 1000 ма температура воды поднялась с 19 до 21 градуса.
Светодиод с радиатором можно приклеить прямо на дно банки, а сверху приладить патрон Е 14 или Е 27 — можно вкручивать в люстру предварительно переделав питание на 12 вольт.
При таком охлаждении светодиод так не слепит как без воды! Очень приятно для глаз.
Если в масло добавить ароматную жидкость он будет при свечении приятно пахнуть.

Автор статьи “Сделай сам: мощный светодиод с водяным охлаждением” Jurei-678

Теплоотводы для светодиодов .

Привет пикабушники, народ просит поделиться моими радиаторами для светодиодов .

Итак первый на отрезке консервной банки ,,сделан в 2012 году -переделка светильника дневного света в светодиодный .Диоды 3 ватта на звезде ,,драйвер LM317 Два драйвера и 6 диодов .

Водяное охлаждение ..сделано в 2013 где то работало 2 года . снял после ремонта и замены на магазинные . 9 ватт .вода нагревается до 30 градусов

10 ватт матрица нагревается до 45 градусов

Радиатор кондиционера ,из него можно клепать мощные радиаторы для 100 ватных матриц

а можно и для 3 ватт приклеить

10 ватт матрица на радиаторе от компа

Я на такой вешал 2 матрицы 50 ватт на одну секцию, прожили несколько месяцев.

Конструкция у радиатора не сильно подходящая для точечного теплоотвода, к тому же он не из алюминия а из силумина, что так же не прибавляет теплопроводности. Самый оптимальный вариант, подключить к нему самую дешевую помпу, можно рыбью приспособить на Ватт 5 а на светодиоды водоблоки от компового железа, либо просто приклеить крышечки с штуцерами или прямо в них вклеить трубочки. У меня 200 ватт светодиоды, еле теплый, светики холодные как покойники 🙂

Если светики померли, такое бывает от драйверов, те же LM317 сильно китайские чудят.

Белый люминий не подходит,,нужен черный

это шутка про чугуний или это про излучение?

Это силумин а не алюминий

Это шутка про негров ))

Я как то купил белые советские радиаторы и повесил на них матрицы светодиодные по 30 ватт ..5 штук сгорело от чего так и не понял нагрев вроде был 40 градусов

Наверное отопление дали 😀

Использую точно такие секции для охлаждения светодиодных матриц для цветов, но только 20W на одну секцию. Несколько месяцев пока живы) нагрев не выше 60 градусов. Эффективность так себе, но зато бесплатно. Кстати, пробовал содрать с одной секции краску для лучшего охлаждения, разница составила 1-2 градуса, с остальными заморачиваться не стал.

ТВ, водяное охлаждение напомнило:

PS Раскуроченный радиатор — вообще за гранью добра и зла. В общем, Колхоз Entertainment.

На старой алюминевой сковороде ,,светит уже 6 лет и не так как лампочка а постоянно с 8 утра до 8 вечера в гроубоксе

что за гроубокс? Вы с какого города?

Гроубокс -это ящик со светодиодами для выращивания зелени..салатов ,рассады я из Эстонии ..Таллин

теперь я ваши комменты с акцентом читаю.

Это не есть хорошо

А что за диоды, можешь пальцем ткнуть?

1 ватт растительного спектра

Мне вот одно не понятно. Если светодиоды такие экономичные, то почему они столько тепла выделяют? Дома все лампочки светодиодные, а на Майбах еще не наэкономил. Надо будет как-то реально проверить что они потребляют из розетки, что им с трех ватт удается так нагреться.

Они дают больше люмен на каждый ватт затраченной энергии. Просто когда вместо полудохлой лампочки на 40 ватт ставят светодиодку в 5 раз выше по световому потоку и удивляются почему жрет так же.

Загугли таблицы мощности и светового потока

Потому что КПД лампочки — 5%, КПД — светодиода — 30%. На один ватт затраченной мощности светодиод даст в шесть раз больше света, а вот тепла — всего на 25% меньше.

» — Когда кончился бензин, автомобиль вынужден был остановиться. Это я тоже сам вчера видел. А после этого еще болтают об инерции, господа! Не едет, стоит, с места не трогается! Нет бензина. Ну, не смешно ли? «

Они не выделяют «столько тепла», они выделяют меньше тепла (чем та же лампочка равного светового потока), но выделяют его в меньшем объёме.

Белые современные светодиоды в тепло перерабатывают где то 70% потребленной энергии, остальное в свет.

Читать еще:  Мини рубанок своими руками

Последняя супер. Остальное . ну пойдет с натяжкой, так себе

я 20-ваттные сборки присандалил к алюминиевому правилу, 4 штуки на полтора метра. Идея оказалась не очень)

Были идиЁтские мысли на эту тему) Ограничился отключением двух крайних сборок, стало лучше. Но всё равно буду переделывать с нормальными радиаторами.

На правило сзади надо было наклеить радиаторы 1 ватт 15 см площадь охлаждения должна быть у тебя 80 ватт

Я на ровно то же с вентилятором штатным ещё от 478 сокета(весь кулер, и радиатор, и вентилятор) повесил 100вт матрицу(они самые дешёвые с али) — работает хорошо, греется слабее куда, градусов 40.

Есть много способов ,и на термоклей и на термопасту и на термопрокладку

Желательно так не делать.

подскажите как подбирать драйвера для светодиодов? Хочется углубиться в эту тему, а вот с драйверами непонятно.

поэтому и спрашиваю потому что не знаю на что смотреть при выборе, оказывается ещё и тип диода играет роль.

Под одеялом нельзя -сгорит одеяло

не понимаю как я мог слово «одеяло» написать в этом контексте) Если у меня есть светодиод на 15 ватт, какими параметрами должен обладать драйвер чтобы питать светодиод?

смотришь параметры светодиода, питающее напряжение и ток. сначала подбираешь модели драйверов по напряжению. потом добавляешь 15..20% запаса по току, если драйвер более-менее брендовый, или 50..70% для совсем китайского. подбираешь соответственно драйвер из предыдущей выборки. можно еще добавить токоограничивающий резистор, если хочется башку подырявить)

Драйвера готовые в Китае есть ,а можно и самому делать схем в сети полно

у меня 10вт матрица разогревает радиатор от проца до 70гр

Такой радиатор работает, как сплошная болванка без оребрения, так как рассчитан на продув вентилятором. Для пассивного охлаждения нужен радиатор с толстыми ребрами с широкими щелями между ними.

нет, ну конечно крашенная крышка от банки работает лучше

Примерно одинаково, я б сказал. Вернее, сначала-то эта болванка работает, как болванка — теплоемкостью, а потом — как крашеная крышка от банки.

С этой крышкой спасает то, что там мощность небольшая.

Только радик больше 70 не нагрееться, а крышка и под 200 может

Ватты мерял ? Может она не 10 а 15 ватт ..

что вы меряли, говоря что матрица 45 градусов? Подложку или крышку? У вас же даже краска не снята.
Напомнило мне светильники из леруа, в которых лента наклеена на крашеное основание, в итоге основание слабо греется, а светики хорошо так

Я пирометром измерял температуру стекла банки после 24 часов непрерывной работы

а вы сам светик померяйте

мерял, 12в и меньше 1А

Ватты а не вольты ,,китайцы пишут матрица 10 ватта на самом деле 15 ватт

ну давайте я помножу за вас — меньше 12вт

Собрано из говна и палок 🙂

Давно было 7 лет назад.А до сих пор всё работает.

С водой тоже отлично работают

В радиаторе три параметора — теплоёмкость, площадь и теплопроводность. Первый — как долго он сам будет нагреваться, второй — площадь контакта с хладагентом (воздухом) = сколько энергии он сможет рассеять. Смысл жидкостного охлаждения — циркуляция воды, перенос энергии от источника тепла к радиатору. Тут же «радиатор» — поверхность банки. Площадь (по сравнению с нормальным радиатором) — никакая.

Из консервной банки — то же хреновая идея. Железо весьма плохо проводит тепло, по сравнению с алюминием и тем более медью. Т.Е. Алюминивая банка на порядок лучший радиатор.

В общем понимания процесса практически нет.

Мне на процессы насрать.Эти банки с водой два года в мастерской светили ..и сейчас светят.

9 ватт ..радиатор 70 градусов а на воде 45

У меня есть термометр из теплоузла до 100 градусов Им и мерюя

На поверхности банки?

Да . не на Луне же

Т.Е. Что вода и сама банка плохо отводят/проводят тепло, и из-за этого температура низкая — вы не подумали? ))

Теплопроводность воды — 0.58 Вт/(м*К), стекла — 0.7Вт/(м*К), алюминия — 236 Вт/(м*К).

Вода очень хорошо отводит тепло ,,я когда трудился на МАЗе я наливал в радиатор 4 ведра воды ,это было в 1978 году Я же не сыпал в радиатор порошок алюминия?

Радиаторы для светодиодов: расчет площади, выбор материала, изготовление своими руками

Заявленный срок службы светодиодов исчисляется десятками тысяч часов. Чтобы достичь столь высокого показателя, не ухудшив при этом оптические характеристики, мощные светодиоды необходимо использовать в паре с радиатором. Данная статья позволит читателю найти ответы на вопросы, связанные с расчётом и выбором радиатора, их модификациями и факторами, влияющими на отвод тепла.

А зачем он нужен?

Наравне с другими полупроводниковыми приборами светодиод не является идеальным элементом со 100% коэффициентом полезного действия (КПД). Большая часть потребляемой им энергии рассеивается в тепло. Точное значение КПД зависит от типа излучающего диода и технологии его изготовления. Эффективность слаботочных светодиодов составляет 10-15%, а у современных белых мощностью более 1 Вт её значение достигает 30%, а значит, остальные 70% расходуются в тепло.

Каким бы ни был светодиод, для стабильной и продолжительной работы ему необходим постоянный отвод тепловой энергии от кристалла, то есть радиатор. В слаботочных led функцию радиатора выполняют выводы (анод и катод). Например, в SMD 2835 вывод анода занимает почти половину нижней части элемента. В мощных светодиодах абсолютная величина рассеиваемой мощности на несколько порядков больше. Поэтому нормально функционировать без дополнительного теплоотвода они не могут. Постоянный перегрев светоизлучающего кристалла в разы снижает срок службы полупроводникового прибора, способствует плавной потере яркости со смещением рабочей длины волны.

Конструктивно все радиаторы можно разделить на три большие группы: пластинчатые, стержневые и ребристые. Во всех случаях основание может иметь форму круга, квадрата или прямоугольника. Толщина основания имеет принципиальное значение при выборе, так как именно этот участок несёт ответственность за приём и равномерное распределение тепла по всей поверхности радиатора.

Читать еще:  Компостный деревянный туалет своими руками

На форм-фактор радиатора оказывает влияние будущий режим работы:

  • с естественной вентиляцией;
  • с принудительной вентиляцией.

Радиатор охлаждения для светодиодов, который будет использоваться без вентилятора, должен иметь расстояние между рёбрами не менее 4 мм. В противном случае естественной конвекции не хватит для успешного отвода тепла. Ярким примером служат системы охлаждения компьютерных процессоров, где за счёт мощного вентилятора расстояние между рёбрами уменьшено до 1 мм.

При проектировании светодиодных светильников большое значение уделяется их внешнему виду, что оказывает огромное влияние на форму теплоотвода. Например, система отвода тепловой энергии светодиодной лампы не должна выходить за рамки стандартной грушевидной формы. Этот факт вынуждает разработчиков прибегать к различным ухищрениям: использовать печатные платы с алюминиевой основой, соединяя их с корпусом-радиатором при помощьи термоклея.

Материалы изготовления радиаторов

В настоящее время охлаждение мощных светодиодов производят преимущественно на радиаторах из алюминия. Такой выбор обусловлен лёгкостью, низкой стоимостью, податливостью в обработке и хорошими теплопроводящими свойствами этого металла. Монтаж медного радиатора для светодиода оправдан в светильнике, где первостепенное значение имеют размеры, так как медь в два раза лучше рассеивает тепло, чем алюминий. Свойства материалов, которые наиболее часто используются для охлаждения мощных светодиодов, рассмотрим более детально.

Алюминиевые

Коэффициент теплопроводности алюминия находится в пределах 202–236 Вт/м*К и зависит от чистоты сплава. По этому показателю он в 2,5 раза превосходит железо и латунь. Кроме этого, алюминий поддаётся разным видам механической обработки. Для увеличения теплоотводящих свойств алюминиевый радиатор анодируют (покрывают в чёрный цвет).

Медные

Теплопроводность меди составляет 401 Вт/м*К, уступая среди других металлов лишь серебру. Тем не менее медные радиаторы встречаются намного реже алюминиевых, что обусловлено наличием ряда недостатков:

  • высокая стоимость меди;
  • сложная механическая обработка;
  • большая масса.

Применение медной охлаждающей конструкции ведёт к увеличению себестоимости светильника, что недопустимо в условиях жёсткой конкуренции.

Керамические

Новым решением в создании высокоэффективных теплоотводов стала алюмонитридная керамика, теплопроводность которой составляет 170–230 Вт/м*К. Этот материал отличается низкой шероховатостью и высокими диэлектрическими свойствами.

С применением термопластика

Несмотря на то что свойства теплопроводных пластмасс (3–40 Вт/м*К) хуже, чем у алюминия, их главными преимуществами являются низкая себестоимость и лёгкость. Многие производители светодиодных ламп используют термопластик для изготовления корпуса. Однако термопластик проигрывает конкуренцию металлическим радиаторам в проектировании светодиодных светильников мощностью более 10 Вт.

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.

Расчет площади радиатора

Существуют два метода расчёта радиатора для светодиода:

  • проектный, суть которого состоит в определении геометрических размеров конструкции при заданном температурном режиме;
  • поверочный, который предполагает действовать в обратной последовательности, то есть при известных параметрах радиатора можно рассчитать максимальное количество теплоты, которую он способен эффективно рассеивать.

Применение того или иного варианта зависит от имеющихся исходных данных. В любом случае точный расчёт – это сложная математическая задача с множеством параметров. Кроме умения пользоваться справочной литературой, брать необходимые данные из графиков и подставлять их в соответствующие формулы, следует учитывать конфигурацию стержней или рёбер радиатора, их направленность, а также влияние внешних факторов. Также стоит учитывать и качество самих светодиодов. Зачастую в светодиодах китайского производства реальные характеристики расходятся с заявленными.

Точный расчёт

Прежде чем перейти к формулам и расчётам, необходимо ознакомиться с основными терминами в области распространения тепловой энергии. Теплопроводность представляет собой процесс передачи тепловой энергии от более нагретого физического тела к менее нагретому. Количественно теплопроводность выражается в виде коэффициента, который показывает, сколько теплоты способен передать материал через единицу площади при изменении температуры на 1°K. В светодиодных светильниках все части, задействованные в обмене энергии, должны обладать высокой теплопроводностью. В частности это касается передачи энергии от кристалла к корпусу, а затем к радиатору и воздуху.

Конвекция – тоже процесс передачи тепла, который происходит за счёт движения молекул жидкостей и газов. Применительно к светодиодным светильникам принято рассматривать обмен энергией между радиатором и воздухом. Это может быть естественная конвекция, происходящая за счет естественного перемещения воздушного потока, или принудительная, организованная за счёт установки вентилятора.

Читать еще:  Табурет-стремянка своими руками

В начале статьи указывалось, что около 70% потребляемой светодиодом мощности расходуется в тепло. Чтобы рассчитать радиатор для светодиодов, необходимо знать точное количество рассеиваемой энергии. Для этого воспользуемся формулой:

PТ – мощность, выделяемая в виде тепла, Вт;
k – коэффициент, учитывающий процент энергии, переходящей в тепло. Это величина для мощных светодиодов принимается равной 0,7-0,8;
UПР – прямое падение напряжения на светодиоде при протекании номинального тока, В;
IПР – номинальный ток, А.

Пришло время посчитать количество препятствий, расположенных на пути прохождения теплового потока от кристалла к воздуху. Каждое препятствие представляет собой тепловое сопротивление (termal resistance), обозначаемое символом (Rθ, градус/Вт). Для наглядности всю систему охлаждения представляют в виде схемы замещения из последовательно-параллельного включения тепловых сопротивлений

jc – тепловое сопротивление p-n-переход-корпус (junction-case);
cs – тепловое сопротивление корпус-радиатор (case-surfase radiator);
sa– тепловое сопротивление радиатор-воздух (surfase radiator-air).

Если предполагается устанавливать светодиод на печатную плату или использовать термопасту, то также нужно учесть их тепловые сопротивления. На практике значение Rθsa можно определить двумя способами.

ja – сопротивление p-n-переход-воздух;
Tj – максимальная температура p-n-перехода (справочный параметр), °C;
Ta – температура воздуха вблизи радиатора, °C.

Найти из графика «зависимость максимального теплового сопротивления от прямого тока».

По известному Rθsa выбирают стандартный радиатор. При этом паспортное значение теплового сопротивления должно быть немного меньше расчетного.

Приблизительная формула

Многие радиолюбители привыкли использовать в своих самоделках радиаторы, оставшиеся от старой электронной аппаратуры. При этом они не желают углубляться в сложные вычисления и покупать дорогие новинки импортного производства. Как правило, их интересует один только вопрос: «Какую мощность может рассеять имеющийся в наличии алюминиевый радиатор для светодиодов?»

Предлагаем воспользоваться простой эмпирической формулой, позволяющей получить приемлемый результат расчёта: Rθsa=50/√S, где S – площадь поверхности радиатора в см 2 .

Подставляя в данную формулу известное значение суммарной площади теплоотвода с учетом поверхности рёбер (стержней) и боковых граней, получаем его тепловое сопротивление.

Допустимую мощность рассеивания находим из формулы: Pт=(Tj-Ta)/Rθja.

Приведенный расчёт не учитывает много нюансов, влияющих на качество работы всей охлаждающей системы (направленность радиатора, температурные характеристики светодиода и пр.). Поэтому полученный результат рекомендуется умножать на коэффициент запаса – 0,7.

Радиатор для светодиода своими руками

Сделать алюминиевый радиатор для светодиодов 1, 3 или 10 Вт своими руками несложно. Сначала рассмотрим простую конструкцию, на изготовление которой потребуется около полчаса времени и круглая пластина толщиною 1-3 мм. По окружности через каждые 5 мм делают надрезы к центру, а получившиеся сектора слегка загибают, чтобы готовая конструкция напоминала крыльчатку. Для крепления радиатора к корпусу в нескольких секторах делают отверстия. Немного сложнее сделать самодельный радиатор для 10 ваттного светодиода. Для этого понадобиться 1 метр алюминиевой полосы шириной 20 мм и толщиной 2 мм. Сначала полосу распиливают ножовкой на 8 равных частей, которые затем складывают стопкой, просверливают насквозь и стягивают болтом с гайкой. Одну из боковых граней шлифуют под крепление светодиодной матрицы. С помощью стамески полосы разгибают в разные стороны. В местах крепления светодиодного модуля сверлят отверстия. На отшлифованную поверхность наносят термоклей, сверху прикладывают матрицу, фиксируя её саморезами.

Дешевые теплоотводчики для любительских самооделок

Специально для радиолюбителей, которые любят экспериментировать с разными материалами для отвода тепла и при этом не хотят тратить деньги на дорогостоящие готовые изделия, дадим несколько рекомендаций по поиску и изготовлению радиаторов своими руками. Для охлаждения светодиодных лент и линеек прекрасно подойдёт мебельный профиль из алюминия. Это могут быть направляющие для шкафов-купе или кухонная фурнитура, остатки которой можно купить по себестоимости в мебельном магазине.

Для охлаждения светодиодных матриц 3-10 Вт подойдут радиаторы из советских магнитофонов и усилителей, которых более чем достаточно на радиорынках каждого города. Также можно использовать запчасти от старой оргтехники.

Самодельное охлаждение для 50 Вт светодиода можно сделать из радиатора от неисправной бензопилы, газонокосилки, распилив его на несколько частей. Купить такие запчасти можно в ремонтных мастерских по цене лома. Конечно, про эстетические качества светодиодного светильника в этом случае можно забыть.

Сделай сам: мощный светодиод с водяным охлаждением

  • Jurei-678
  • 6 октября 2016
  • Самоделки для домаСвет

У нас пополнение раздела полезных самоделок для дома: мощный светодиод с водяным охлаждением своими руками.

Привет всем! Иногда хочется соорудить мощный светодиодный светильник, но нет подходящего радиатора или они дороги и имеют громоздкий вид.

Сегодня я покажу вам, как охладить мощный светодиод 10 -30 ватт имея радиатор три на три сантиметра. Берем радиатор и на него приклеиваем светодиод, как только клей высох, на светодиод наносим бесцветный силикон и приклеиваем на него кусок стекла или линзу.
Минусовые и плюсовые клеммы силиконом герметизируем тоже, когда силикон высохнет, опускаем конструкцию в стакан с водой и проверяем омметром сопротивление на воду между проводниками — оно должно быть очень большое. Опускаем светодиод в банку 200 грамм с водой или маслом, делаем отверстие в крышке и включаем питание.
После часа работы светильника на 1000 ма температура воды поднялась с 19 до 21 градуса.
Светодиод с радиатором можно приклеить прямо на дно банки, а сверху приладить патрон Е 14 или Е 27 — можно вкручивать в люстру предварительно переделав питание на 12 вольт.
При таком охлаждении светодиод так не слепит как без воды! Очень приятно для глаз.
Если в масло добавить ароматную жидкость он будет при свечении приятно пахнуть.

Автор статьи “Сделай сам: мощный светодиод с водяным охлаждением” Jurei-678

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector