Jak vypočítat chladič pro tranzistor

Provedené výpočty

Podle toho, který z výše uvedených parametrů bude předmětem podrobné studie, se provede příslušný výpočet. Například stanovení potřebného výkonu čerpadla nebo plynového kotle.

Kromě toho je velmi často nutné vypočítat topná zařízení. V procesu tohoto výpočtu je nutné také vypočítat tepelné ztráty objektu. To je způsobeno skutečností, že po výpočtu například požadovaného počtu radiátorů lze snadno udělat chybu při výběru čerpadla. Podobná situace nastane, když čerpadlo nezvládne dodávku potřebného množství chladicí kapaliny do všech radiátorů.

Vzorec pro přesný výpočet

Existuje poměrně komplikovaný vzorec, pomocí kterého můžete provést přesný výpočet výkonu topného radiátoru:

Q_T = 100 W/m₂ × S(místnost)m₂ × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6 × q7, kde

q1 - typ zasklení: běžné zasklení - 1,27; dvojité zasklení - 1; trojitý - 0,85.

q2 - izolace stěn: špatná - 1,27; stěna ve 2 cihlách - 1; moderní - 0,85.

q3 - poměr ploch okenních otvorů k podlaze: 40% - 1,2; 30 % - 1,1; 20 % - 0,9; 10 % - 0,8.

q4 - venkovní teplota (minimum): -35 ° C - 1,5; -25 °C - 1,3; -20 °C - 1,1; -15 °C - 0,9; -10 °C - 0,7.

q5 - počet vnějších stěn: čtyři - 1,4; tři - 1,3; úhlové (dva) - 1,2; jedna je 1.1.

q6 - typ místnosti umístěné nad vypočítanou místností: studené podkroví - 1; vyhřívané podkroví - 0,9; vytápěná obytná - 0,8.

q7 - výška prostoru: 4,5m - 1,2; 4m - 1,15; 3,5 m - 1,1; 3m - 1,05; 2,5m - 1,3.

Vypočítejme topné radiátory podle plochy:

Místnost 25 m 2 se dvěma dvoukřídlými okenními otvory s trojsklem, výška 3 m, obvodové konstrukce ze 2 cihel, nad místností je umístěna studená půda. Minimální teplota vzduchu v zimě je +20°C.

Q_T = 100 W/m ₂ × 25 m ₂ × 0,85 × 1 × 0,8(12%) × 1,1 × 1,2 × 1 × 1,05

Výsledkem je 2356,20 wattů. Toto číslo je vyděleno 150 watty. Pro naše prostory je tedy potřeba 16 sekcí.

Designové vlastnosti

Konstrukční radiátory jsou rozděleny do dvou skupin:

jehla;
žebrovaný.

První typ se používá hlavně pro přirozené chlazení LED, druhý - pro nucené chlazení. Se stejnými celkovými rozměry je pasivní jehlový radiátor o 70 procent účinnější než žebrovaný.

Jehlové chladiče pro vysoce výkonné a smd LED

To však neznamená, že deskové (žebrové) radiátory jsou vhodné pouze pro práci v tandemu s ventilátorem. V závislosti na geometrických rozměrech je lze použít i pro pasivní chlazení.

LED lampa s žebrovaným chladičem

Oba typy radiátorů mohou být čtvercového, obdélníkového nebo kulatého průřezu.

Charakteristika z čínštiny

Pečlivý prodejce umístí na stránku produktu tabulku s parametry LED matic. Pokud tyto údaje nejsou uvedeny, nedoporučuji nákup na tomto místě, mohou existovat velké rozdíly v kvalitě.

V tabulce pro 24*24mil vidíte, že prodejce udává standardní výkon 10W, 20W, 30W, 50W, 70W, 100W a počet osazených krystalů. Věnujte zvýšenou pozornost napětí a proudu. Pro 100W je počet voltů 30-32V, Ampér 2-2,1A.

Vypočítáme výkon pro 24 * 24mil:

minimálně 30V*2A = 60W;
maximální 32V * 2,1A = 67,2W;
tedy místo slibovaných 100W to bude 60-65W.

Hodnota 60-65W je stále příliš vysoká, jelikož 1 čip na 0,5W, tak tam je opravdu 50W, ale prodali nám to jako 100W. Krystaly jsou již nejlevnější a nejhorší, takže jakékoli přetaktování je u nich kontraindikováno.

Počítejte s 24*44mil:

minimálně 30V * 2,850A = 85,5W;
maximálně 32V * 3A = 96W;
průměr bude 90W.

Podle tabulky jsme dostali 90W, reálně je tam 75W, nadhodnotili to o 15W.

Počítejme s 30*30mil:

minimálně 32V * 2,8A = 89,6W
maximálně 34V * 3,5A = 119W
průměr 105W

Velikost 30 * 30 mil poskytuje slíbené specifikace. Stejné čipy jsou umístěny v obyčejné kvalitní jednovlně 1W s příkonem 10W, 20W, 30W, 50W, 70W, 100W

Chlazení udělej si sám

Nejjednodušším příkladem radiátoru by bylo „slunce“ vyříznuté z plechu nebo hliníkového plechu. Takový radiátor dokáže uchladit 1-3W LED.Zkroucením dvou takových listů k sobě pomocí teplovodivé pasty můžete zvětšit plochu přenosu tepla.

Jedná se o banální radiátor vyrobený z improvizovaných prostředků, ukázalo se, že je poměrně tenký a nelze jej použít pro vážnější lampy.

Tímto způsobem nebude možné vyrobit radiátor pro 10W LED vlastníma rukama. Proto je možné pro takto výkonné světelné zdroje použít zářič z centrální procesorové jednotky počítače.

Pokud necháte chladič, aktivní chlazení LED vám umožní použít výkonnější LED. Takové řešení vytvoří další hluk z ventilátoru a bude vyžadovat další napájení plus pravidelnou údržbu chladiče.

Plocha zářiče pro 10W LED bude poměrně velká - cca 300cm2. Dobrým řešením by bylo použití hotových hliníkových výrobků. V železářství nebo železářství si můžete zakoupit hliníkový profil a použít jej k chlazení vysoce výkonných LED diod.

Po sestavení požadované plochy z takových profilů můžete získat dobré chlazení, nezapomeňte pokrýt všechny spoje alespoň tenkou vrstvou teplovodivé pasty. Za zmínku stojí, že existuje speciální profil pro chlazení, který se průmyslově vyrábí v široké škále typů.

Nemáte-li možnost vyrobit si vlastními silami LED chladicí radiátor, můžete hledat vhodné předměty ve starém elektronickém zařízení, třeba i v počítači. Na základní desce je jich několik. Jsou potřebné k chlazení čipových sad a napájecích spínačů pro napájecí obvody. Vynikající příklad takového řešení je zobrazen na fotografii níže. Jejich plocha bývá od 20 do 60 cm2. To vám umožní chladit LED s výkonem 1-3 watty.

Další zajímavá možnost výroby radiátoru z hliníkových plechů. Tato metoda vám umožní získat téměř jakoukoli požadovanou chladicí plochu. Sledovat video:

10W LED

Dnes k nám přišla na výzkum a experimenty výkonná desetiwattová LEDka modelu Cree XM-L-H. Provedení LED je standardní hliníková "hvězda" se záplatami pro pájení vodičů a výřezy pro přišroubování LED zařízení k radiátoru.

Samozřejmě chápete, že design této LED není navržen tak, aby rozptyloval tak velký výkon. Během experimentů již půl wattu způsobilo mírné zahřátí pouzdra.

Technické parametry LED Cree XM-L-H jsou uvedeny na webu.

Nejprve si vezměme proudově-napěťovou charakteristiku indikovaného LED zařízení a zapišme výsledky do tabulky.

Napětí LED	2,3	2,4	2,5	2,57	2,63	2,72	2,81	2,95 3,1
Proud LED, mA	1	10	50	100	250	500	1000	2000 3000

Jak vidíte, strmost I–V charakteristiky je poměrně velká a malá odchylka napětí v rozmezí 0,1 V okamžitě vede k prudké změně odběru proudu. A vzhledem k tomu, že provozní proud dosahuje 3 ampéry, odpadá použití zhášecího odporu pro stabilizaci proudu. Pro normální napájení této LED na 10 wattů, řekněme z 12V autobaterie, byste totiž museli osadit odpor 3 Ohm s výkonem 35 wattů!

Takže v tomto případě použití speciálního měniče-ovladače nemá alternativu. Navíc se jeho cena pohybuje v rozmezí 2-4.

A nyní vyzkoušejme LED v souboji s žárovkou 220V 60W. Fotografie níže ukazují možnosti osvětlení s oběma světelnými zdroji.

Pouze 10W LED

Pouze 60W žárovka

Udělejte si vlastní závěry. LED samozřejmě ztrácí na barevné teplotě (koneckonců 6000 K), ale co do jasu na watt spotřeby, svého rivala několikanásobně předčila.

Další dobrou vlastností je velmi široký úhel světla, téměř 170 stupňů. Éra LED s čočkami pominula, nyní není k získání normálního osvětlení potřeba ani reflektor. Konstrukce světelného zářiče LED zařízení je taková, že světlo je vyzařováno rovnoměrně po celé polokouli.

Zajímavé se jeví použití této 10W LED buď ve výkonné LED svítilně (což se podařilo), nebo společně s LED driverem v těle vypálené zářivky. Nezapomínejte ale na dostatečný odvod tepla – rozměry radiátoru musí být minimálně 10 metrů čtverečních. cm.

Nebudu mluvit o ceně LED, protože náklady na LED zařízení neustále klesají. Zkontrolujte internetové obchody. V následujících článcích provedeme zajímavé experimenty s nejvýkonnější LED o výkonu několika desítek wattů!LED Forum

Oblast použití

Super jasné 10W LED diody jsou široce používány v různých aplikacích osvětlení. Všechny oblasti lze podmíněně rozdělit na obecné a speciální účely. K obecnému účelu patří provoz LED v lampách, lampách, reflektorech a speciálním účelem je použití pro osvětlení ve sklenících a akváriích. Druhou možností jsou tzv. fytolampy a nejen to. Trik je v tom, že emisní spektrum této LED je optimální pro růst rostlin, jak na souši, tak ve vodě. A kromě řas a ryb má na rozvoj korálů pozitivní vliv osvětlení 10wattovými LED diodami, takže milovníci akvárií jsou častými konzumenty tohoto rádiového komponentu. Všechny tyto nádherné vlastnosti se projevují v určité kombinaci barev krystalu. Pokud jde o použití popsaného polovodičového zařízení pro všeobecná osvětlovací zařízení, kromě svítidel pro domácnost se LED výborně používá pro výrobu světlometů pro automobily, semaforů a osvětlení silnic.

Pro dekorativní účely se používají vícebarevné 10wattové LED v krajinářském designu, k osvětlení budov, bazénů a pouliční reklamy.

Standardní metoda výběru

Používá se pouze tehdy, když je výška místnosti menší než 3 m. Realizuje se následovně:

Určete plochu místnosti. Například je to 25 m².
Výsledné číslo vynásobte 100 watty. Podle SNiP je toto číslo normou. Dokument říká, že na každý metr čtvereční by mělo být generováno 100 wattů. Ukazuje se, že zdroj tepla by měl vytvořit 2 500 W nebo 2,5 kW.
Přijatý výkon se dělí přenosem tepla jedné sekce baterie. Tento krok se provádí, když se plánuje instalace sekčního radiátoru nebo baterie. Jak víte, litinová, hliníková a bimetalická topná zařízení mají takový design. Pokud má baterie sekci s odvodem tepla 150 W, pak je třeba zakoupit zařízení se 17 sekcemi (2500/150 = 16,6, pouze zaokrouhleno nahoru).

U deskových radiátorů je situace poněkud jiná. Jedná se o jednodílnou konstrukci, kterou nelze zvětšit ani zmenšit. Proto se bere v úvahu jejich plná síla. Osadit jeden velký chladič 2,5 kW by však byl trochu přešlap. U těchto baterií se totiž používá jiný způsob výpočtu.

Některé vlastnosti standardní metody

Pokud má však místnost zvýšené tepelné ztráty, pak je třeba upravit celkový výkon topných zařízení (v našem případě 2,5 kW).

Úprava by měla být takto:

Zvýšení konečného čísla o 20 % v případě, kdy je místnost rohová (tj. dvě stěny jsou vnější).
Zvýšení celkového výkonu o 10% v případě spodního připojení radiátoru.
Snížení celkového množství tepla o 15-25%, pokud jsou v místnosti instalována kovovo-plastová okna.

https://youtube.com/watch?v=mVNWfHKN-Pw

Materiály pro výrobu

Radiátory pro chlazení LED se liší designem a materiálem.

Okolní vzduch může z jednoho povrchu odebrat více než 5-10 W

Při výběru materiálu pro výrobu radiátoru je třeba vzít v úvahu následující podmínku: jeho tepelná vodivost musí být alespoň 5-10 W.Materiály s menším parametrem nebudou schopny předat veškeré teplo, které vzduch pojme.

Pro výrobu radiátorů se tradičně používá hliník, měď nebo keramika. V poslední době se objevují výrobky z plastů odvádějících teplo.

Hliník

Hlavní nevýhodou hliníkového radiátoru je vícevrstvé provedení. To nevyhnutelně vede ke vzniku přechodných tepelných odporů, které je třeba překonat použitím dalších tepelně vodivých materiálů:

lepicí látky;
izolační desky;
materiály, které vyplňují vzduchové mezery atd.

Hliníkové chladiče pro 1W LED

Měď

Měď má vyšší tepelnou vodivost než hliník, takže v některých případech je její použití pro výrobu radiátorů oprávněné. Obecně je tento materiál z hlediska lehkosti konstrukce a vyrobitelnosti horší než hliník (měď je méně poddajný kov).

Je nemožné vyrobit měděný radiátor lisováním - nejekonomičtější - metoda. A řezání dává velké procento odpadu drahého materiálu.

Jak vypočítat chladič pro tranzistor

Měděné radiátory

Keramický

Jednou z nejúspěšnějších možností chladiče je keramický substrát, na kterém jsou předem naneseny stopy vedoucí proud. LED diody jsou připájeny přímo k nim. Tato konstrukce umožňuje odstranit dvakrát více tepla ve srovnání s kovovými radiátory.

Žárovka s keramickým chladičem

Plasty odvádějící teplo

Stále častěji se objevují informace o perspektivách nahrazení kovu a keramiky tepelně disipativním plastem. Zájem o tento materiál je pochopitelný: plast stojí mnohem méně než hliník a jeho vyrobitelnost je mnohem vyšší. Tepelná vodivost běžného plastu však nepřesahuje 0,1-0,2 W / m.K. Použitím různých plniv je možné dosáhnout přijatelné tepelné vodivosti plastů.

Při výměně hliníkového radiátoru za plastový (stejné velikosti) se teplota v zóně přívodu teploty zvýší pouze o 4-5%. Vzhledem k tomu, že tepelná vodivost plastu odvádějícího teplo je mnohem menší než u hliníku (8 W/m.K versus 220-180 W/m.K), můžeme usoudit, že plastový materiál je docela konkurenceschopný.

Žárovka s termoplastovým chladičem

Výpočet plochy radiátoru

Na samém začátku si musíte ujasnit, jaké množství základního nátěru a barvy potřebujete k natření baterie. To lze zjistit výpočtem plochy topného radiátoru. Dále se podívejte na doporučení uvedená na plechovce s barvou. Vždy uvádějí, kolik barvy může jít na 1 čtvereční. m. Není možné nezávisle měřit oblast baterie. To není třeba dělat, protože výrobci uvádějí topnou plochu sekce. Protože je ohříván každý čtvereční centimetr sekce, tato oblast a plocha celého povrchu sekce.

Jeden okraj baterie MS-140-500 má plochu 0,244 m2. m. Modifikace tohoto modelu se středovou vzdáleností 300 mm má sekce o ploše 0,208 m2. m

Chcete-li určit celkovou plochu litinové baterie, musíte:

Zjistěte si název modelu instalované baterie a nejlépe výrobce (je to proto, že sekce vyráběné výrobci stejných modelů mají různé hloubky a šířky).
Nastavte topnou oblast 1 fin.
Vynásobte počet sekcí plochou. Pokud je v radiátoru MS-140-500 10 žeber, bude povrchová plocha 2,44 čtverečních. m

Po provedení výpočtu určete množství kompozice a základního nátěru, kupte je a natřete. Barvu je třeba brát s rezervou, protože každý nanáší vrstvu s jinou tloušťkou.

Metody výpočtu radiátorů

Takže stojí za to začít s výpočtem baterií. Minimální požadovaný počet může záviset na několika parametrech najednou:

Schéma instalace topných radiátorů.

plocha areálu;
výška stropu;
materiál stěny, přítomnost otvorů, počet oken, to znamená z tepelných ztrát domu.

Za nejjednodušší výpočet, který nebere v úvahu mnoho z výše uvedených faktorů, lze považovat ten, který se provádí podle následujícího vzorce:

K je požadovaný počet sekcí baterie;
P je celková plocha vytápěných prostor, pro které se provádí výběr;
M1 je síla jedné sekce.

Ve vzorci je rozdíl vynásoben 100. Tento údaj nebyl vzat náhodou. Dlouholetá praxe ukazuje, že minimální příkon potřebný na jednotku plochy (1 m2) vytápěné místnosti pro udržení normálních teplotních podmínek v ní je cca 100 wattů.

Stojí za zmínku, že u nebytových budov, které však potřebují vytápění, může toto číslo nabývat hodnoty 50 wattů.

Pro provedení výběru podle vzorce chybí jedna konstanta - topný výkon jedné sekce. Dá se to samozřejmě také spočítat, ale je to dost složité a zdlouhavé.

Vzhledem k tomu, že všechny litinové topné baterie jsou přibližně stejně velké, byla za mnoho let praxe převzata průměrná hodnota výkonu asi 150 wattů.

Nyní, když máte všechna data, můžete zvolit požadovaný počet sekcí radiátoru.

Toto je však pouze nejjednodušší vzorec. Vzhledem k tomu, že každá místnost samostatně má své vlastní indikátory tepelných ztrát, obvykle se do vzorce přidávají další koeficienty. Pokud má například místnost dvě vnější stěny, to znamená, že je hranatá, zadá se faktor 1,2.

Poté bude mít vzorec tvar:

Místnost nechť má plochu 9 metrů čtverečních a je umístěna ve středu domu, ale se dvěma vnějšími stěnami. Pro tuto místnost je nutné provést výběr topných těles.

Takže K \u003d (9/150) * 100 * 1,2 \u003d 7,2, tedy 8 sekcí.

Stojí za zmínku, že tento výpočet platí pouze pro stropy nepřesahující 2,7 metru. Je třeba také říci, že je správnější vypočítat na základě objemu místnosti.

Přibližně stejný princip je založen na druhém přibližném výpočtu. Dlouho se počítalo, že jedna sekce baterie je schopna zahřát přibližně 1,8 metru čtverečních. m podlahové plochy. Navíc toto číslo platí pouze pro stropy, které nepřesahují výšku 2,7 m.

Výrobci

Ve třech částech světa jsou rozptýleni lídři ve výrobě vysoce výkonných LED, jako je LED 10 W. Patří mezi ně americká společnost Cree (o které jsme se již zmínili a předvedli ukázku jejích produktů), japonská Nichia (průkopník v oblasti LED technologie), stejně jako německý Osram (domácímu kupci známější).

Značkové LED produkty jsou dražší než jejich noname protějšky, ale kvalitu v druhém případě nikdo nezaručí.

Zvažte, s jakými funkcemi se setkáte při rozhodování o nákupu čínských levných 10wattových LED. Za prvé, pokud pečlivě porovnáte, pak je 9 krystalů matrice samotných menších než u vysoce kvalitních modulů. To se samozřejmě projeví na světelném výkonu při jejich práci. Za druhé, silná nerovnoměrnost záře každého krystalu. To je patrné pouze při sníženém proudu, ale přesto tato vlastnost ovlivňuje rychlost degradace celého LED modulu.

10 wattové padělky z Číny

Na obrázku můžete vidět nerovnoměrnou záři jednotlivých krystalů modulu a jak se vyrovnává se zvýšením proudu

Za třetí, u nekvalitních LED jsou vodiče spojující krystaly velmi tenké a neopatrným pohybem se mohou zlomit, což přeruší fungování alespoň jedné trojice po sobě jdoucích krystalů.

Shrnu-li výše uvedené, rád bych vyzdvihl teze článku, které jsou důležité pro zapamatování. 10W LED jako světelné zdroje jsou v praxi široce používány pro výrobu automobilových svítilen, svítilen, reflektorů a dalších osvětlovacích zařízení.

Chlazení chladiče je rozhodující pro normální provoz LED. Napájení je dodáváno ze zdroje 12V přes driver (stabilizátor napětí)

Známá značka zaručuje nepřetržitý provoz po celou deklarovanou dobu a problémy mohou nastat s čínskými levnými protějšky.

LED design, možnosti

COB 10 W LED je kompaktní čip na desce. Zásadní rozdíl oproti SMD spočívá v tom, že několik krystalů je umístěno společně na desce a pokryto společnou vrstvou fosforu. To výrazně snižuje náklady na matrici. Skládá se z 9 krystalů: tři paralelní řetězce se třemi krystaly zapojenými do série v každém. Externě se LED 10 W může lišit tvarem vodivého substrátu. Například LED Cree vypadá jako na obrázku. Jeho substrát má tvar hvězdy a je vyroben z hliníku.

Tělo modulu je vyrobeno z tepelně odolného plastu a čočka je vyrobena z epoxidové pryskyřice. Klasická LED 10 W vypadá jako na schématu, ale v praxi se celkové rozměry liší v závislosti na výrobci.

Nezapomeňte, že LED je polární prvek, takže při instalaci věnujte pozornost značení. Předpokladem pro adekvátní fungování 10W LED je přítomnost chladiče

Můžete jej uspořádat pomocí hliníkového nebo měděného radiátoru. Pro lepší odvod tepla namažte LED substrát tepelně vodivou pastou nebo tavným lepidlem. Někdy je dodatečně namontován chladič, který zajišťuje cirkulaci vzduchu pro chlazení žeber chladiče.

Na videu můžete vidět test 10W LED a doporučení pro připojení takového prvku. Zde je návod, jak by mělo vypadat schéma zapojení 10W LED.

Zdrojem energie může být autobaterie, počítačový zdroj nebo speciálně zakoupený 12voltový zdroj. Aby nedošlo k přehřátí (navzdory chladiči) a ochraně LED, je nutné ji připojit nikoli přímo ke zdroji, ale přes jakýkoli regulátor napětí. Schéma ukazuje integrovaný regulátor napětí LM-317, ale můžete použít jiný s vhodnými parametry. Pomocí klasické role a rezistoru si zajistíte garantovaných 12 V na výstupu a proud nepřesáhne 1 A, což je klíč k odolnosti vašeho zařízení.

Kombinace rezistoru a stabilizátoru se nazývá budič LED.

Proč diody potřebují chlazení

I přes vysoký světelný výkon LED vyzařují světlo asi na třetinu spotřebované energie a zbytek se uvolňuje do tepla. Pokud se dioda přehřeje, naruší se struktura jejího krystalu, začne degradovat, sníží se světelný tok a lavinovitě se zvýší stupeň ohřevu.

Příčiny přehřívání LED:

Příliš velký proud;
špatná stabilizace napájecího napětí;
špatné chlazení.

První dva důvody řeší použití kvalitního zdroje pro LED. Takové zdroje jsou často označovány jako LED driver. Jejich vlastnost není ve stabilizaci napětí, ale ve stabilizaci výstupního proudu.

Faktem je, že při přehřátí LED klesá odpor LED a zvyšuje se proud, který jí protéká. Pokud jako zdroj energie použijete stabilizátor napětí, proces se ukáže jako lavina: více ohřevu - více proudu a více proudu - to je více ohřevu a tak dále v kruhu.

Stabilizací proudu částečně stabilizujete teplotu krystalu. Třetím důvodem je špatné chlazení u LED. Zvažme tuto otázku podrobněji.