Охлаждение мощных светодиодов


     Охлаждение мощных светодиодов является одним из наиболее важных вопросов при проектировании полупроводниковых источников света высокой мощности. От правильного монтажа и отвода тепла прямо зависит срок службы готового изделия. Эти вопросы нельзя упускать из виду.

      Охлаждение светодиодов:

     Для охлаждения тепловыделяющих элементов в радиоэлектроники использую радиаторы. Отвод тепла от радиаторов в атмосферу осуществляется двумя способами:

  •    излучение тепловых волн в атмосферу, тепловая конвекция;
  •    турбулентная конвекция.

     Первый способ относится к пассивному охлаждению, часть энергии передается в атмосферу лучистым инфракрасным потоком, а часть  за счет циркуляции воздуха нагретого от поверхности радиатора. 

     Второй способ является активным. В системах с турбулентной конвекцией используют вентиляторы, компрессоры или иные механические устройства создающие воздушный поток. 

     Оба способа имеют свои преимущества и недостатки. Что касательно светодиодной техники наибольшее распространение получила пассивная система охлаждения не имеющая вращающихся механизмов и не требующая периодического обслуживания.  К недостаткам пассивной системы охлаждения относится необходимость устанавливать большой, достаточно тяжелый и дорогой теплоотвод. Самыми распространенными являются радиаторы из алюминиевых сплавов. Для активной системы охлаждения в большинстве случаев достаточно плоского алюминиевого листа размером не больше размера светильника обдуваемого вентилятором. Активный метод охлаждение обладает производительностью в несколько десятков раз выше, чем пассивный метод. Но жесткие климатические условия, больше количество пыли, особенно на открытом воздухе, не позволяют устанавливать такие системы повсеместно.

     Возвращаемся непосредственно к светодиодам. Оптимальным температурным режимом работы светодиода считается температура до 65С.  Однако чем она ниже, тем выше КПД светодиода и больше его ресурс работы. Хорошо когда температура на поверхности радиатора светодиодного источника света не превышает 45С. Для пассивного охлаждения одного светодиода мощностью 1W его следует установить на алюминиевый радиатор площадью 30-35см2. Для светодиода 3W эта площадь увеличивается ровно в 2 раза, т.е. 60-70см2. В качестве радиатора лучше всего подходит алюминий как наиболее легкий, относительно не дорогой материал. При расчете радиатора для светодиодных матриц за основу необходимо брать 35см на 1W.

     Для активных систем охлаждения площадь радиатора может быть уменьшена до 10 раз. На светодиод 1W достаточно 3-3,5см2. 

Источник Alexander SpecLED