Как определить, какой радиатор в светодиодной лампе?

Hawk82 › Блог › Зачем радиатор маломощным светодиодам. Вопросы охлаждения.

После опубликования отчета по переделке салонных плафонов, у некоторых пытливых товарищей возник вопрос характера, а зачем маломощным SMD светодиодам радиатор? Вопрос обширный и я решил написать небольшую статейку, где простым языком попробую раскрыть тему.

Начнем очень издалека. Первое, что вспомним, это закон сохранения энергии. Энергия не берется из неоткуда и не исчезает бесследно, она только переходит из одно вида в другой, бла, бла, бла. Электрические источники света преобразуют электрическую энергию в оптическую (полезная энергия) и тепловую (бесполезная).

Двигаемся дальше.
Способы переноса тепла. Их три: конвекция, тепловое излучение и теплопроводность. Конвекция, это когда воздух, скажем, над батареей нагревается, становится легче и поднимается вверх. На его место приходит холодный воздух и так до бесконечности. Тепловое излучение – это когда нагретое тело излучает тепло в окружающее пространство напрямую в виде инфракрасного излучения (сокращенно ИК). Например, тепло Солнца, тепло рядом с костром (только не над костром, там еще и конвекция) это в чистом виде ИК изучение. Ну и теплопроводность, это перенос тепла через материал. Например, вы лежите на теплом песке, и он передает вам свое тепло. Ну или сковородку голыми руками с плиты взяли, она вам тепло передала ))) Думаю все просто, понятно и легко можно привести примеры из быта.

Теперь начнем обсасывать наши источники света и сравнивать лампы накаливания и светодиоды. Лампа накаливания, это нагретая спираль в стеклянной колбе. Раз нагретая, то не излучать ИК она не может. Она, в основном, его и излучает, ну и немного (

5%) видимого света. Т.е. основное охлаждение обычной лампочки осуществляется через инфракрасное излучение. На счет теплопроводности сами прикиньте, что там может передаться через тонкие проволочки, которые держат нить. Что-то передается, конечно, но это мизер. Воздух вообще не в счет – плохой проводник тепла. С конвекцией немного сложнее. Стекло горячее, оно греет воздух и создает конвекцию, но стекло горячее потому, что оно поглощает ИК излучение. Короче, лампочку охлаждать не надо, она и так все тепло наружу отдаст. Да и если её охладить, то, как она светить-то будет 😉

Светодиоды. Разбираем по порядку. Свет они излучают не за счет нагрева, копать глубже не буду, нам важно то, что инфракрасное излучение, т.е. тепло светодиоды НЕ ИЗЛУЧАЮТ. Они излучают только видимый свет, а тепло выделяется внутри кристалла. Значит, этот способ теплопередачи исключается. Кристалл находится внутри светодиода, под линзой (прозрачную часть любого светодиода принято называть линзой, даже если она ничего не делает со светом) Значит, и конвекции никакой не может быть. Остается только один способ отвести тепло от кристалла – посредством теплопроводности. Вот вам главное отличие светодиодов от ламп накаливания в плане охлаждения, сами по себе светодиоды не могут охлаждаться, они просто корпус расплавят. Это тоже самое, что засунуть лампу накаливания в пенопласт и включить её. Теплу (энергии) деваться просто некуда будет, и оно пойдет на расплавление пенопласта.

Теперь коротко о том, как конструктивно устроен светодиод. Есть полупроводниковый кристалл, который излучает свет, при этом он нагревается. Для вывода тепла наружу, кристалл сажают на теплопроводящую подложку. Сам корпус, как правило, не проводит тепло. Обычные SMD светодиоды, эмиттеры, все они имеют пластиковый корпус. Сверху – линза. Понятно, что она тоже плохой теплопровод. Исключение составляют только мощные светодиоды Cree, у них корпус и подложка это пластина из керамики. И вот дальше есть ровно два варианта. От подложки наружу тепло может выводиться либо через выводы, либо подложка физически выводится наружу. Первый случай, это маломощные светодиоды (не более 0,3Вт, на сколько мне встречались). Обычные светодиоды с выводами и маломощные SMD, например популярные корпуса SMD3528, SMD5050. У них тепло выводится наружу через контакты.

А дальше тепло нужно передать воздуху. Штука, которая передает тепло от чего-либо воздуху, называется воздушным радиатором. Радиатор – любая железяка, лучше цветная, лучше максимально возможной площади. Отдает тепло тем лучше, чем больше его площадь и обдув. В обычном, пассивном варианте обдув идет за счет конвекции.
Если мы имеем дело с обычными выводными светодиодами, то все, что нужно сделать, чтобы охлаждение было в норме, это по возможности не обрезать эти самые выводы, а оставить их подлиннее, это и есть их радиатор.
Если мы имеем дело с мощными диодами, то подложка должна сидеть на радиаторе. Напрямую или через монтажную пластину, не важно, им нужно охлаждение.

Но и это еще не все. Есть такой параметр, как термическое сопротивление, измеряется в градусах/ватт. Применительно к светодиодам этот параметр дают для перехода кристалл-подложка. Что он значит. Возьмем популярный светодиод Cree XP-G. Для него производитель заявляет величину 6 град/Вт. Это значит, что при 1Вт тепловой мощности кристалл будет горячее радиатора на 6 градусов. При 2Вт – на 12 и так далее. Т.е. во втором случае если радиатор у вас имеет температуру 60 градусов, то кристалл все 72. Другими словами, светодиод всегда будет горячее, чем радиатор, на котором он сидит.

Напоследок несколько причин, по которым не стоит перегревать светодиоды. Максимально допустимая температура у разных производителей варьируется от 85 до 120 градусов. При этом остается только гадать, сколько проживут светодиоды при такой температуре, т.е. чем горячее, тем меньше они проживут. Это первая причина. И вторая причина это то, что с ростом температуры падает светоодача (люмен с ватта) Мало кто знает, при какой температуре, нормируется светоотдача. ВСЕ фирмы нормируют светоотдачу при 20 (!) градусах цельсия. Т.е. это даже ниже комнатной температуры. Это все есть в даташите на любой светодиод, никакого секрета здесь нет. Да и третья причина. Величину максимального тока производитель тоже указывает далеко не для максимальной температуры. То есть указанный в описании максимальный ток нельзя давать, если не обеспечено должное олаждение. В виде графика это тоже есть в любом даташите, но это, по-моему, вообще никто не учитывает в своих поделках. В общем, хорошее (желательно избыточное) охлаждение и заниженный ток являются желательными при эксплуатации светодиодов любой мощности. Ну и совсем напоследок. Многие отвечают на замечания по охлаждению, в духе «пол-года, полет нормальный». Ребята, полгода, год, это не срок для светодиодов, если только они не работают круглые сутки. Это тоже самое, как сказать, что у меня двигатель прошел 10000км, полет нормальный.

Как определить, какой радиатор в светодиодной лампе?

Корзина пуста

Разделы
Светодиодные лампы (1968)
Патроны, переходники, разветвители (170)
Светодиодные ленты (608)
Датчики движения, диммеры, таймеры (77)
Светильники (2671)
Светильники с датчиком движения (114)
Фонари (203)
Источники питания (93)
Умный дом nooLite (81)
REDMOND Smart Home (85)
Uniel Smart Home (11)
Гирлянды (246)
Автолампы (32)
Подарки (183)
для Дома (248)
Промышленное и уличное освещение (93)
Полный список товаров
Акции и Скидки

Новые товары

Управляемый светодиодный светильник on/off SAHARA GOLD 72W R-510-WHITE-220-IP20 Maysun управление обычным выключателем
3,790 руб.

Рекомендуемые товары

Точечный светильник Ecola MR16 DL1651 GU5.3 Glass Стекло Квадрат скошенный край Хром / Хром 25x90x90
153 руб.
110 руб.
Новости
Как выбрать светодиодную лампу?Дата: 08 Август 2014 г.
Кратко:

Содержание:

Как выбрать светодиодную лампу?

Вы, наверное, обратили внимание, что количество моделей светодиодных ламп неимоверно расплодилось. И уже все потихонечку начали в них путаться. Почему это произошло? Дело в том, что рынок и технологии в этой отрасли сейчас очень бурно развиваются. Появляются все новые и новые модификации, которые удобнее для производства и часто дешевле существовавших ранее светодиодных ламп. При этом и более ранние модификации ламп часто имеют преимущества перед новыми. Теперь попробуем разобраться, как выбрать светодиодную лампу. Разобьем на основные типы светодиодные лампы, хорошая классификация требует аккуратности и подробности.

Одно из основных различий близких по типу и мощности моделей ламп — тип радиатора светодиодной лампы. Радиаторы на светодиодных лампах нужны — при перегреве светоотдача светодиодов падает очень существенно. Справедливости ради стоит заметить, что светодиоды становятся все более и более «теплоустойчивыми». Поэтому если пару лет назад, например, стандартные свечки без радиатора больше 2 — 2.5 W, делали только те, кому уж совсем наплевать на качество лампы, то сейчас есть вполне приличные свечки без радиатора около 4-х ватт (больше, пока, честно говоря, уже перебор). Несмотря на это, в любом случае, светодиоды лучше охлаждать. И чем лучше радиатор, тем лучше светоотдача у лампы. Надежность тоже улучшается, но незначительно — современная электроника вполне способна надежно работать при достаточно высоких температурах. Например, на более мощных и горячих энергосберегающих лампах ставить радиатор никому и в голову не приходит.

Чтобы мы лучше понимали, какая из моделей LED ламп более эффективна с точки зрения радиатора, определим основные типы радиаторов. Определить тип радиатора можно по внешнему виду лампы. Внимание, если светодиоды на лампе не закрыты колбой или линзой, то радиатор особенно и не нужен. Светодиоды достаточно хорошо охлаждаются внешним воздухом. Поэтому, например, мощные светодиодные лампы: кукурузы, прожекторные лампы легко могут попадать в категорию «премиум» без всякого радиатора вообще.

Ниже перечислены типы радиаторов — начиная с самого хорошего.

1. Ребристый алюминиевый радиатор (самый хороший).
Исторически самый первый и по сей день самый эффективный вариант радиатора для светодиодной лампы. При этом и самый дорогой. В хороших лампах ребристый алюминиевый радиатор, как правило, покрашен тонким слоем краски (пример слева) или прозрачным лаком (пример справа). Хотя радиатор и изолирован от сетевого напряжения, но покраска дает дополнительную защиту на всякий случай.

2. Керамика (радиатор из специальной керамики с высокой теплопроводностью).
Внешне, керамический радиатор похож на пластик, но отличается на ощупь и заметно тяжелее пластмассы. Хорошо охлаждает, встречается не часто — буквально несколько моделей светодиодных ламп. Керамика не электропроводна — дополнительной изоляции не требуется.

3. Композит (алюминиевый радиатор, покрытый тонким слоем пластика).
Этот тип радиатора появился всего около года назад. Это относительно недорогой тип радиатора и поэтому сейчас получает все большее и большее распространение. Внешне выглядит как пластик, но если снять пластик, то под слоем пластика можно увидеть алюминий.

4. Алюминиевый радиатор (гладкий).
Как правило, используется относительно тонкий алюминий. Поэтому этот тип радиатора менее эффективен, чем предыдущие варианты. Встречается только на недорогих лампах начального уровня. Для дополнительного охлаждения в корпусе лампы возможны небольшие отверстия.

5. Пластик, стекло — то есть фактически без радиатора.
Самый дешевый вариант. Часто в корпусе есть небольшие дырочки для вентиляции. Разумная мощность лампы весьма ограничена.

Как мы и писали ранее, технологии не стоят на месте, светодиодные лампы с прозрачной колбой вообще не имеют радиатора и при этом достаточно эффективно работают.

Надеемся, наши рекомендации помогут сориентироваться при выборе светодиодного освещения.

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.

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.

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.

Радиаторы LED ламп

Светодиодные лампы с радиатором выглядят непривычно и на первый взгляд кажутся громоздкими, особенно, если сравнивать их с обычными лампами накаливания. Для чего он нужен LED-лампе и каковы его главные функции?

Назначение

Светодиодная лампа, при всех ее достоинствах, имеет один значительный «недостаток» — во время работы светодиод вырабатывает значительное количество тепла. В то же время перегрев светодиода негативно сказывается на его функциях – светильник быстрее выходит из строя или становится тусклым быстрее, чем предусмотрено конструкцией.

Чтобы этого не происходило, светодиодные лампочки оборудуют радиаторами охлаждения. Их главное предназначение – отводить тепло от платы, на которой установлены светодиоды. Выглядит как множество пластинок в средней части лампы, причем он может быть намного больше, чем ее светящаяся часть.

Размеры зависят от мощности самой лампы, а также от материала, из которого сделан радиатор. Чем больше мощность, тем больше будет радиатор и тяжелее лампа.

Из каких материалов делают радиаторы

Алюминий – изделия из данного материала считаются самыми удачными: они легче, чем радиаторы из других материалов, и обладают большой теплопроводностью. Но при этом алюминиевые самые дорогие.

Радиаторы из алюминия бывают ребристыми и гладкими. Более эффективным считается первый тип, второй используется лишь в недорогих и небольших лампочках.

Керамика – внешне напоминает пластик, но тяжелее и более гладкая на ощупь. Встречается на рынке достаточно редко.

Композитный материал – представляет собой алюминий, покрытый тонким слоем пластика. Стоит дешевле, чем алюминиевый, внешне напоминает пластиковый.

Пластик или стекло – используется в самых дешевых лампах, поскольку теплопроводность этих материалов весьма ограничена, и мощные лампочки будут быстро выходить из строя. Чтобы исправить этот недостаток, в корпусе делаются отверстия для дополнительной вентиляции.

Гибкие радиаторы

Эту разновидность светодиодных ламп используют автолюбители для установки ближнего, дальнего света в авто. От обычных они отличаются наличием теплопроводной трубки, а сам радиатор, напоминает лепестки цветка.

Такая конструкция обладает еще большей теплопроводностью и может работать практически в экстремальных условиях, не перегреваясь и долго не теряя яркости.

Единственный минус – большинство ламп с гибким радиатором, которые продаются на территории России, произведены в Китае. А значит, перед их покупкой необходимо тщательно изучить отзывы о производителях и отдельных моделях, чтобы не потратить деньги на низкокачественную подделку.

В быту, для настенного, настольного и потолочного освещения чаще всего используются лампочки с алюминиевым радиатором и цоколем Е27 («винт Эдисона»), который соответствует цоколю обычной лампы накаливания. С цоколем H (например, H4 – одна из наиболее распространенных маркировок) используются в автомобильных фарах ближнего и дальнего света. Они могут быть с обычным или с гибким радиатором, а диаметр цоколя зависит от конкретной марки машины.

Рекомендации по выбору

Выбирая светодиодную лампу, обязательно обратите внимание на материал, из которого сделан радиатор. Универсальный вариант – из алюминия, который обеспечивает достаточную теплопроводность даже для очень мощных ламп, поэтому область их применения практически не ограничена.

Лампы с композитными и керамическими прекрасно подойдут для освещения квартир и офисов. Кроме того, они позволят сэкономить при покупке, так как стоят дешевле, чем с радиаторами из алюминия. Но срок их использования будет меньше.

Лампы со стеклянными и пластиковыми стоит использовать там, где не требуется продолжительное освещение (больше 6 часов в день). Они не рассчитаны на длительную работу и могут перегреваться.

Ответы на часто задаваемые вопросы о светодиодных лампах

Из чего состоят светодиодные лампы?Светодиодные лампы – очень сложное изобретение. Первое, что мы видим, это корпус. Как правило, он изготовлен из алюминия и качественного пластика, что делает лампу ударо- и виброустойчивой. В корпусе расположены светодиоды, система рассеивания света и охлаждения, а также драйвер. Светодиод выступает в качестве осветительного элемента. Он состоит из полупроводникового кристалла, имеет два вывода (катод и анод) и оптическую систему. Драйвер светодиодной лампы дает постоянный ток, а система охлаждения (радиатор) выводит из лампы лишнее тепло, пусть его совсем и немного. А чтоб потери света были минимальны, нужна система рассеивания.

Какой срок службы светодиодных ламп?

Срок службы качественных светодиодных ламп колеблется в пределах от 40000 до 50000 часов при непрерывном использовании. И это одно из самых важных преимуществ данного продукта. Для сравнения, лампа накаливания «сгорит» уже через 1000 часов, а люминесцентная – через 10000. Внушающая разница, не правда ли? У светодиодных ламп есть еще одна особенность – после окончания заявленного срока службы они не перестанут работать, а только потеряют порядка 30% своей яркости. Такая лампа отлично подойдет для использования в помещениях, не требующих яркого освещения. Ее можно установить в кладовке или санузле, а можно просто использоваться в качестве ночника в детской комнате.

Насколько вреден свет таких ламп для здоровья человека?

Светодиодные лампы имеют целый ряд преимуществ. И существенная экономия электроэнергии – не самое главное из них. Важно здесь то, что они полностью безопасны для здоровья человека. Они лишены всех основных недостатков, присущих люминесцентным лампам и лампам накаливания. Светодиодные лампы не содержат в своем составе ртути и прочих тяжелых металлов. Они излучают лишь видимый для человеческого глаза свет: никакого ультрафиолетового и инфракрасного излучения. В этом можно убедиться летом, так как на светодиодные лампы ночью не слетаются насекомые, которых привлекают УФ-лучи. Свет этих ламп ровный, без мерцаний, что полностью безопасно, в первую очередь, для глаз. Поэтому светодиодные лампы рекомендуют устанавливать за рабочим местом у компьютера. К тому же, лампа не содержит стекла – ее невозможно разбить при монтаже. Она практически не нагревается во время работы. Вашему здоровью ничего не угрожает.

Стоимость светодиодных ламп далеко не маленькая. Выгодно ли их покупать?

Да, на сегодняшний день цена светодиодных ламп вводит покупателей в некоторое недоумение. Ведь есть более дешевые энергосберегающие лампы. Но что вы получаете взамен? Высокое качество материалов, существенная экономия электроэнергии, долгий срок службы, качественный свет без мерцаний и вредного излучения. И это далеко не все преимущества светодиодных ламп. Сложно сразу ответить, через сколько времени окупятся ваши вложения, и какую сумму средств вы в дал

ьнейшем сможете сэкономить. Тут нужно знать количество установленных в комнате ламп, время их работы, количество потребляемой электроэнергии, какие лампы вы планируете заменять на светодиодные и т.д. Здесь расчеты нужно проводить отдельно для каждого покупателя. По расчетам специалистов, в офисе светодиодные лампы окупаются за 1,5-2 года, а в доме этот показатель колеблется от 1 до 4 лет.

Можно ли изменять яркость светодиодных ламп?

Можно. Для этого используются специальные устройства – диммеры. Светодиодные лампы с диммерами должны иметь в своей маркировке слово «dimmable». Чтобы регулировать яркость освещения, им не нужны дополнительные устройства. Не стоит удивляться, что подобного рода лампы будут на 30% дороже своих собратьев без диммеров. Необходимо пояснить разницу между диммерами для ламп накаливания и для светодиодных ламп. В первом случае яркость лампы будет изменяться за счет снижения или увеличения силы проходящего тока. Со светодиодами такой метод не пройдет, в противном случае изменится цвет самого света и снизится эффективность светодиодов. Чтобы изменить яркость, диммеры в светодиодных лампах изменяют ширину импульсов, а не их силу. Не стоит беспокоиться и о том, что лампа начнет мерцать. Свет останется ровным и мягким, как и прежде.

«Боятся» ли светодиодные лампы воды?

Светодиодные лампы, предназначенные для общего освещения, не герметичны. В каждой из них имеется специальное отверстие для вывода тепла. Поэтому крайне не рекомендуется помещать их в воду – это может привести к тому, что изделие просто выйдет из строя. Для подсветки аквариума или бассейна вам нужно приобрести специально предназначенные для этого герметичные светодиодные светильники.

Для чего нужен светодиодный драйвер, и что он вообще собой представляет?

По принципу работы светодиодный драйвер идентичен блоку питания, но есть здесь небольшое отличие. Блок питания поддерживает постоянное напряжение (если его мощность составляет 10 Вольт, к примеру, то и на выходе вы получите те же 10 Вольт). А светодиодный драйвер стабилизирует не напряжение, а ток. Надпись на драйвере (3-5)*1W означает, что к нему можно последовательно подключить от 3 до 5 светодиодов, мощность каждого из которых составляет не более 1 Ватта, а драйвер, в свою очередь, выдаст нужное напряжение и силу тока. Помимо этого, драйвер также выступает в качестве системы защиты от короткого замыкания и обрыва.

Зачем светодиодным лампам радиаторы?

Как вы успели заметить, сами по себе светодиоды очень малы по размерам. Их корпус просто не способен полностью рассеять вырабатываемое ими тепло, если не будет должной системы охлаждения, то светодиод просто расплавит сам себя. Если, к примеру, включенную лампу накаливания поместить в пенопласт, то теплу некуда будет деваться и пенопласт вокруг лампы расплавиться. Так же и со светодиодами. Чтобы такого не случилось, практически в каждой светодиодной лампе установлен радиатор. Чаще всего он изготовлен из алюминия, но может быть и керамическим. Радиатор также нужен и для отвода тепла от миниатюрного блока питания. Благодаря этому изобретению, светодиодная лампа почти не нагревается во время работы и соответствует требованиям пожарной безопасности.

После выключения не гаснут до конца светодиодные лампы в точечных светильниках, наблюдается постоянное мерцание. Как быть?

Много людей сталкивается с этой проблемой, если ее вообще можно таковой назвать. Все дело в электрике. Чаще всего, причиной тому являются перепутанные 0 с фазой. Устранить этот нюанс можно, но придется повозиться с электропроводкой. Если вы не специалист, то обратитесь за помощью профессионального электрика. Но есть и другой выход из положения. Такое мерцание никак не вредит самой лампе, не влияет на срок ее службы и не потребляет электроэнергию. Поэтому, если лампа ночью вам не мешает (установлена в коридоре или санузле), то можно оставить все как есть.

Чем обусловлена высокая стоимость светодиодных ламп?

Во-первых, современные разработки, по определению, не могут стоить дешево. Чтобы цена снижалась, нужна массовая реализация товара. В этом плане, как «свежему» продукту, светодиодным лампам пока не совсем доверяют, особенного это касается людей «старой закалки». Во-вторых, светодиодная лампа – это очень сложный прибор, своего рода мини-компьютер. Состоит он из светодиода, систем охлаждения и рассеивания света и, в свою очередь, драйвера. Для производства светодиодов используются только нанотехнологии, их производство требует больших затрат, что является главным фактором высокой стоимости самой лампы. Хороший драйвер – вещь также не дешевая. Именно от него зависит, насколько долгим будет срок службы лампы, так как он обеспечивает стабильный ток без колебаний. Светодиоды очень яркие, поэтому не обойтись и без качественной системы рассеивания света. Пусть они практически не выделяют тепло, но этот минимум все равно должен быть выведен с помощью системы охлаждения. Вот из всех этих пунктов и складывается итоговая стоимость светодиодных ламп.

Насколько прочны светодиодные лампы? Безопасны ли они для детей?

Качественная светодиодная лампа, как правило, изготовлена из алюминия и высококачественного ударопрочного пластика. Полное отсутствие стекла и нитей накаливания (чего не скажешь о люминесцентных, галогенных и лампах накаливания) делает их полностью безопасными и пригодными для использования в детской комнате. Ребенок не сможет пораниться или обжечься: даже если светодиодная лампа упадет с крыши многоэтажного дома на асфальт, с ней ничего не случится, лампа, как и раньше, будет пригодна для дальнейшей эксплуатации. К тому же, светодиодные лампы полностью соответствуют требованиям пожарной безопасности, так как практически не нагреваются во время работы. Потребляемая энергия (порядка 95%) идет на выработку света, а не тепла. Можете смело оставлять лампу включенной на долгое время – вашему ребенку ничего не будет угрожать.

Читайте также:  Проверка контура заземления
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...