Охлаждение светодиодных светильников: для чего нужен радиатор

Светодиодные приборы все чаще используются вместо ламп накаливания. Устройства служат десятки тысяч часов, обеспечивая такой же по интенсивности световой поток. При этом они потребляют в 5-10 раз меньше мощности. Но превосходными характеристиками удастся насладиться, если продумать эффективное охлаждение светодиодных светильников. Для этого следует рассчитать и выбрать радиатор.

Зачем нужно охлаждать светодиодные лампы

Независимо от того, какой свет излучает лампочка – теплый или холодный, светодиодный прибор нагревается. Около 75% потребляемой лампочкой энергии выделяется в виде тепла. Из-за перегрева:

• уменьшается эффективность работы лампы;
• снижается интенсивность света;
• деградирует люминофор;
• понижается напряжение;
• меняется световая температура источников света.

По стандартам, температура в районе источника питания и переходов в светодиоде не должна превышать 80°C. Для эффективного отведения тепла применяются радиаторы.

Виды радиаторов

Радиатор бывает условно трех видов:

• пластинчатым;
• стержневым;
• ребристым.

Выбирать следует по виду и толщине основания, которое может быть квадратным, прямоугольным или круглым. В радиаторе охлаждения без вентилятора ребра жесткости должны находиться на расстоянии не менее 4 мм. Иначе теплоотвод не будет столь успешным.

Форма радиатора подбирается исходя из внешнего вида устройств. Ему уделяют много внимания при проектировании светодиодных светильников. Производители стремятся, чтобы система отвода не выходила за рамки стандартной грушевидной формы. Но разработчикам приходится идти на разные ухищрения. Например, соединять печатные платы термоклеем с корпусом-радиатором.

Радиаторы различаются по материалу изготовления:

• Алюминиевые. Характеризуются малым весом, доступной стоимостью и простотой в обработке. Модели втрое превышают теплопроводность стали. Для увеличения теплоотвода алюминиевый радиатор перекрашивают в черный цвет.
• Медные. Встречаются реже из-за высокой цены и сложности в механической обработке. Их применение увеличивает себестоимость светильника. Теплопроводность меди еще выше, чем у алюминия, но медные радиаторы довольно тяжелые.
• Керамические. Позволяют создавать высокоэффективные теплоотводы. Изделия обладают низкой шероховатостью и отличными диэлектрическими свойствами.
• Термопластик. Тоже довольно редко встречается, несмотря на низкую цену и простоту в изготовлении. Его теплопроводность небольшая, поэтому применяется такой радиатор разве что для лампочек мощностью не больше 10 Вт.

Для обеспечения теплоотвода светодиодных светильников применяют пассивное или активное охлаждение.

Особенности работы

Для приборов мощностью до 10 Вт монтируются алюминиевые или медные радиаторы. Компактный радиатор с вентилятором пригоден для светодиодных светильников мощностью 50 Вт и более. Главное, обеспечить вентилятор необходимым напряжением и предусмотреть защитное отключение на случай поломки кулера.

В некоторых светильниках радиатор вовсе не заметен. Например, если светодиоды монтируются сразу на алюминиевую плату в стальном корпусе, радиатором выступает плата.

Для охлаждения более мощных светильников применяют готовый модуль SynJet. Внешне он выглядит как кулер для видеокарты. К преимуществам модуля относится высокая производительность. Размер и вес определяются конкретной моделью.

При креплении радиатора следует нанести теплопроводящую пасту на контактную поверхность. Эффективность проверена использованием в компьютерных процессах. Достаточно одного слоя в 0,1 мм, чтобы снизить тепловое сопротивление. Паста необходима, чтобы заполнить воздушные зазоры, которые неизбежно появляются между шероховатыми контактирующими поверхностями. А воздух проводит тепло очень плохо, не давая устройству эффективно охлаждаться.

Как подобрать радиатор к светодиодному светильнику

Можно рассчитать геометрические параметры конструкции и конкретную температуру. Или пойти от обратного – если известны размеры радиатора, высчитать максимальное количество рассеиваемой теплоты.

Примерные данные помогут подобрать радиатор по площади в зависимости от мощности источника света:

Умельцы создают радиаторы из старых магнитофонов и усилителей, подручных инструментов. Чтобы быть уверенным в эффективности и производительности, лучше приобретать заводские радиаторы, изготовленные по всем правилам и прошедшие тестирование.