Hur man beräknar radiatorn för en transistor

Utförde beräkningar

Beroende på vilken av ovanstående parametrar som kommer att bli föremål för detaljerad studie görs en lämplig beräkning. Till exempel att bestämma den erforderliga effekten hos en pump eller en gaspanna.

Dessutom är det mycket ofta nödvändigt att beräkna värmeanordningar. I processen med denna beräkning är det också nödvändigt att beräkna byggnadens värmeförluster. Detta beror på det faktum att efter att ha gjort en beräkning, till exempel av det nödvändiga antalet radiatorer, kan man lätt göra ett misstag när man väljer en pump. En liknande situation uppstår när pumpen inte klarar av att leverera den erforderliga mängden kylvätska till alla radiatorer.

Formel för korrekt beräkning

Det finns en ganska komplicerad formel med vilken du kan göra en exakt beräkning av kraften hos en värmeradiator:

F_T = 100 W/m₂ × S(rum)m₂ × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6 × q7, där

q1 - typ av glasning: vanlig glasning - 1,27; dubbelglas - 1; trippel - 0,85.

q2 - väggisolering: dålig - 1,27; vägg i 2 tegelstenar - 1; modern - 0,85.

q3 - förhållandet mellan fönsteröppningarnas ytor till golvet: 40% - 1,2; 30% - 1,1; 20% - 0,9; 10 % - 0,8.

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

q5 - antal ytterväggar: fyra - 1,4; tre - 1,3; vinkel (två) - 1,2; en är 1.1.

q6 - typ av rum som ligger ovanför det beräknade rummet: kall vind - 1; uppvärmd vind - 0,9; uppvärmda bostäder - 0,8.

q7 - höjden på lokalerna: 4,5m - 1,2; 4m - 1,15; 3,5 m - 1,1; 3m - 1,05; 2,5 m - 1,3.

Låt oss beräkna värmeradiatorerna efter område:

Ett rum på 25 m 2 med två dubbla fönsteröppningar med trippelglas, 3 m hög, omslutande strukturer av 2 tegelstenar, en kall vind är placerad ovanför rummet. Den lägsta lufttemperaturen på vintern är +20°C.

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

Resultatet är 2356,20 watt. Detta antal delas med 150 watt. Så för våra lokaler krävs 16 sektioner.

Design egenskaper

Strukturella radiatorer är indelade i två grupper:

nål;
räfflad.

Den första typen används huvudsakligen för naturlig kylning av lysdioder, den andra - för forcerad kylning. Med samma totala dimensioner är en passiv nålradiator 70 procent effektivare än en räfflad.

Kylflänsar av nåltyp för högeffekts- och smd-lysdioder

Men detta betyder inte att platt (fened) radiatorer endast är lämpliga för att arbeta tillsammans med en fläkt. Beroende på de geometriska måtten kan de även användas för passiv kylning.

LED-lampa med räfflad kylfläns

Båda typerna av radiatorer kan vara kvadratiska, rektangulära eller runda i tvärsnitt.

Kännetecken från kineserna

En omtänksam säljare placerar en tabell med parametrarna för LED-matriser på produktsidan. Om dessa data inte anges, rekommenderar jag inte att köpa på denna plats, det kan finnas en stor variation i kvalitet.

I tabellen för 24*24mil kan du se att säljaren anger standardeffekten 10W, 20W, 30W, 50W, 70W, 100W och antalet installerade kristaller. Var uppmärksam på spänning och ström. För 100W är antalet volt 30-32V, Ampere 2-2,1A.

Vi beräknar effekten för 24 * 24mil:

minst 30V*2A = 60W;
maximalt 32V * 2,1A = 67,2W;
det vill säga istället för de utlovade 100W blir det 60-65W.

Värdet på 60-65W är fortfarande för högt, eftersom 1 chip per 0,5W, då är det verkligen 50W där, men de sålde det till oss som 100W. Kristaller är redan det billigaste och sämsta, så all överklockning är kontraindicerad för dem.

Beräkna för 24*44mil:

minst 30V * 2,850A = 85,5W;
maximalt 32V * 3A = 96W;
snittet blir 90W.

Enligt tabellen fick vi 90W, i verkligheten finns det 75W, de överskattade det med 15W.

Låt oss beräkna för 30*30mil:

minst 32V * 2,8A = 89,6W
max 34V * 3,5A = 119W
snitt 105W

Storleken 30*30mil ger de utlovade specifikationerna. Samma chips placeras i vanlig högkvalitativ enkelull 1W med en effektförbrukning på 10W, 20W, 30W, 50W, 70W, 100W

Gör-det-själv kylning

Det enklaste exemplet på en radiator skulle vara en "sol" snidad av plåt eller aluminiumplåt. En sådan radiator kan kyla 1-3W lysdioder.Genom att tvinna två sådana ark tillsammans genom termisk pasta kan du öka värmeöverföringsytan.

Detta är en banal radiator gjord av improviserade medel, den visar sig vara ganska tunn och kan inte användas för mer seriösa lampor.

Det kommer att vara omöjligt att göra en radiator för en 10W LED med dina egna händer på detta sätt. Därför är det möjligt att använda en radiator från datorns centralenhet för så kraftfulla ljuskällor.

Om du lämnar kylaren kommer aktiv kylning av lysdioderna att göra att du kan använda mer kraftfulla lysdioder. En sådan lösning kommer att skapa ytterligare ljud från fläkten och kräva ytterligare kraft, plus periodiskt underhåll av kylaren.

Radiatorytan för en 10W LED kommer att vara ganska stor - cirka 300cm2. En bra lösning skulle vara att använda färdiga aluminiumprodukter. I en järn- eller järnaffär kan du köpa en aluminiumprofil och använda den för att kyla högeffekts-LED.

Efter att ha gjort en montering av det nödvändiga området från sådana profiler kan du få bra kylning, glöm inte att belägga alla leder med minst ett tunt lager termisk pasta. Det är värt att säga att det finns en speciell profil för kylning, som tillverkas industriellt i en mängd olika typer.

Om du inte har möjlighet att göra en gör-det-själv LED kylradiator kan du leta efter lämpliga föremål i gammal elektronisk utrustning, även i en dator. Det finns flera på moderkortet. De behövs för att kyla chipset och strömbrytare för strömkretsar. Ett utmärkt exempel på en sådan lösning visas på bilden nedan. Deras yta är vanligtvis från 20 till 60 cm2. Det gör att du kan kyla LED med en effekt på 1-3 watt.

Ett annat intressant alternativ för att göra en radiator från aluminiumplåtar. Denna metod låter dig få nästan alla nödvändiga kylområden. Kolla på video:

10 W LED

Idag kom en kraftfull tiowatts LED av modellen Cree XM-L-H till oss för forskning och experiment. Designen av LED är en standard aluminium "stjärna" med patchar för lödning av ledningar och utskärningar för att skruva LED-enheten till radiatorn.

Naturligtvis förstår du att designen av denna LED inte är designad för att avleda en så stor kraft. Under experimenten orsakade redan en halv watt en lätt uppvärmning av höljet.

De tekniska parametrarna för Cree XM-L-H LED är listade på webbplatsen.

Först och främst, låt oss ta strömspänningskarakteristiken för den indikerade LED-enheten och skriv in resultaten i tabellen.

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

Som du kan se är I–V-karakteristikens lutning ganska stor, och en liten spänningsavvikelse inom 0,1V leder omedelbart till en kraftig förändring i strömförbrukningen. Och med tanke på att driftsströmmen når 3 ampere, elimineras användningen av ett släckningsmotstånd för att stabilisera strömmen. Faktum är att för en normal strömförsörjning av denna LED på 10 watt, låt oss säga från ett 12V bilbatteri, skulle du behöva installera ett 3 Ohm motstånd med en effekt på 35 watt!

Så i det här fallet har användningen av en speciell omvandlardrivrutin inget alternativ. Dessutom är dess pris inom 2-4.

Och låt oss nu testa LED i en duell med en glödlampa 220V 60W. Bilderna nedan visar ljusalternativ med båda ljuskällorna.

Endast 10 watt LED

Endast 60 watts glödlampa

Dra dina egna slutsatser. Naturligtvis tappar lysdioden i färgtemperatur (trots allt, 6000K), men när det gäller ljusstyrka per watt strömförbrukning överträffade den sin rival flera gånger.

En annan bra egenskap är en mycket vid ljusvinkel, nästan 170 grader. Eran av lysdioder med linser har passerat, nu krävs inte ens en reflektor för att få normal belysning. Designen på LED-enhetens ljussändare är sådan att ljuset avges jämnt över hela halvklotet.

Det verkar intressant att använda denna 10-watts LED antingen i en kraftfull LED-ficklampa (vilket gjordes), eller tillsammans med en LED-drivrutin i kroppen på en utbränd fluorescerande energisparlampa. Men glöm inte tillräckligt med värmeavledning - radiatorns dimensioner måste vara minst 10 kvadratmeter. centimeter.

Jag kommer inte att prata om priset på LED, eftersom kostnaden för LED-enheter ständigt minskar. Kolla nätbutiker. I följande artiklar kommer vi att genomföra intressanta experiment med den mest kraftfulla lysdioden på flera tiotals watt! LED Forum

Applikationsområde

Superstarka 10W LED används ofta i olika belysningstillämpningar. Alla områden kan villkorligt delas in i allmänna och särskilda ändamål. Det allmänna ändamålet omfattar drift av lysdioder i lampor, lampor, spotlights, och det speciella syftet är användningen för belysning i växthus och akvarier. Det andra alternativet är de så kallade fytolamporna och inte bara. Tricket är att emissionsspektrumet för denna LED är optimalt för växttillväxt, både på land och i vatten. Och förutom alger och fiskar har belysning med 10 watts lysdioder en positiv effekt på utvecklingen av koraller, så akvarieälskare är frekventa konsumenter av denna radiokomponent. Alla dessa underbara egenskaper manifesteras i en viss kombination av kristallfärger. När det gäller användningen av den beskrivna halvledaranordningen för belysningsanordningar för allmänna ändamål, förutom hushållslampor, används LED-lampan utmärkt för tillverkning av strålkastare för en bil, trafikljus och vägbelysning.

För dekorationsändamål används flerfärgade 10-watts lysdioder i landskapsdesign, för att belysa byggnader, simbassänger och gatuannonsering.

Standardvalsmetod

Den används endast när höjden på rummet är mindre än 3 m. Det implementeras enligt följande:

Bestäm området i rummet. Det är till exempel 25 m².
Multiplicera den resulterande siffran med 100 watt. Enligt SNiP är denna siffra normen. Dokumentet säger att 100 watt ska genereras för varje kvadratmeter. Det visar sig att värmekällan ska skapa 2 500 W eller 2,5 kW.
Den mottagna effekten delas med värmeöverföringen av en sektion av batteriet. Detta steg utförs när det är planerat att installera en sektionsradiator eller batteri. Som du vet har gjutjärn, aluminium och bimetalliska värmeanordningar en sådan design. Om batteriet har en sektion med en värmeavledning på 150 W, måste du köpa en enhet med 17 sektioner (2500/150 = 16,6, endast avrundat uppåt).

Med panelradiatorer är situationen något annorlunda. De är en struktur i ett stycke som inte kan ökas eller minskas. Därför beaktas deras fulla kraft. Att installera en stor kylfläns på 2,5 kW skulle dock vara lite felsteg. Detta beror på att en annan beräkningsmetod används för dessa batterier.

Vissa funktioner i standardmetoden

Men om rummet har en ökad värmeförlust, måste den totala effekten hos värmeanordningarna (i vårt fall är siffran 2,5 kW) justeras.

Justeringen ska vara så här:

En ökning av den slutliga siffran med 20% i fallet när rummet är ett hörn (det vill säga två väggar är externa).
Ökning av total effekt med 10 % vid bottenanslutning av radiatorn.
Minska den totala värmemängden med 15-25% om metall-plastfönster installeras i rummet.

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

Material för tillverkning

Kylare för kylning av lysdioder varierar i design och material.

Omgivande luft kan inte ta mer än 5-10 W från en enda yta

När du väljer ett material för tillverkning av en radiator bör följande villkor beaktas: dess värmeledningsförmåga måste vara minst 5-10 W.Material med en mindre parameter kommer inte att kunna överföra all värme som luft kan ta emot.

För tillverkning av radiatorer används traditionellt aluminium, koppar eller keramik. Nyligen har produkter tillverkade av värmeavledande plast dykt upp.

Aluminium

Den största nackdelen med en aluminiumradiator är flerskiktsdesignen. Detta leder oundvikligen till uppkomsten av transienta termiska motstånd, som måste övervinnas genom att använda ytterligare värmeledande material:

vidhäftande ämnen;
isolerande plattor;
material som fyller luftspalter osv.

Aluminium kylflänsar för 1W LED

Koppar

Koppar har en högre värmeledningsförmåga än aluminium, så i vissa fall är dess användning för tillverkning av radiatorer motiverad. I allmänhet är detta material sämre än aluminium när det gäller lätthet i konstruktion och tillverkningsbarhet (koppar är en mindre böjlig metall).

Det är omöjligt att tillverka en kopparradiator genom att trycka på - den mest ekonomiska - metoden. Och skärning ger en stor andel avfall av dyrt material.

Hur man beräknar radiatorn för en transistor

Kopparradiatorer

Keramisk

Ett av de mest framgångsrika alternativen för en kylfläns är ett keramiskt substrat, på vilket strömförande spår är föranbringade. Lysdioder löds direkt till dem. Denna design gör att du kan ta bort dubbelt så mycket värme jämfört med metallradiatorer.

Glödlampa med keramisk kylfläns

Värmeavledande plast

Det finns allt mer information om möjligheterna att ersätta metall och keramik med termiskt avledande plast. Intresset för detta material är förståeligt: plast kostar mycket mindre än aluminium och dess tillverkningsbarhet är mycket högre. Den termiska ledningsförmågan hos vanlig plast överstiger dock inte 0,1-0,2 W / m.K. Det är möjligt att uppnå acceptabel värmeledningsförmåga hos plaster genom användning av olika fyllmedel.

När man byter ut en aluminiumradiator med en plast (av samma storlek) ökar temperaturen i temperaturtillförselzonen med endast 4-5%. Med tanke på att värmeledningsförmågan hos värmeavledande plast är mycket mindre än aluminium (8 W/m.K mot 220-180 W/m.K), kan vi dra slutsatsen att plastmaterialet är ganska konkurrenskraftigt.

Glödlampa med termoplastisk kylfläns

Beräkning av radiatorarea

Allra i början måste du räkna ut hur mycket primer och färg du behöver använda för att måla batteriet. Detta kan hittas genom att beräkna arean av värmeradiatorn. Titta sedan på rekommendationerna som anges på färgburken. De anger alltid hur mycket färg som kan gå per 1 kvm. m. Det är omöjligt att självständigt mäta batteriets yta. Detta behöver inte göras, eftersom tillverkare anger uppvärmningsytan för sektionen. Eftersom varje kvadratcentimeter av sektionen värms upp, detta område och arean av hela ytan av sektionen.

Ena kanten av MS-140-500-batteriet har en yta på 0,244 kvm. m. Modifieringen av denna modell med ett centrumavstånd på 300 mm har sektioner med en yta på 0,208 kvadratmeter. m.

För att bestämma den totala ytan av ett gjutjärnsbatteri måste du:

Ta reda på modellnamnet på det installerade batteriet och helst tillverkaren (detta beror på att sektionerna som tillverkas av tillverkare av samma modeller har olika djup och bredd).
Ställ in värmeområde 1 fena .
Multiplicera antalet sektioner med arean. Om det finns 10 fenor i MS-140-500 radiatorn kommer ytan att vara 2,44 kvm. m.

Efter att ha gjort beräkningen, bestäm mängden komposition och primer, köp dem och måla. Färg bör tas med marginal, eftersom alla applicerar ett lager med olika tjocklek.

Metoder för beräkning av radiatorer

Så det är värt att börja med beräkningen av batterier. Det minsta antal som krävs kan bero på flera parametrar samtidigt:

Schema för installation av värmeelement.

område av lokalen;
takhöjd;
väggmaterial, närvaron av hål, antalet fönster, det vill säga från husets värmeförlust.

Den enklaste beräkningen, som inte tar hänsyn till många av ovanstående faktorer, kan betraktas som den som utförs enligt följande formel:

K är det erforderliga antalet batterisektioner;
P är den totala ytan av den uppvärmda lokalen för vilken valet görs;
M1 är effekten av en sektion.

I formeln multipliceras skillnaden med 100. Denna siffra togs inte av en slump. Långvarig praxis har visat att den minsta effekt som krävs för en ytenhet (1 kvm) i ett uppvärmt rum för att upprätthålla normala temperaturförhållanden i det är cirka 100 watt.

Det är värt att notera att för icke-bostadshus, men i behov av uppvärmning, kan denna siffra ta ett värde av 50 watt.

För att utföra valet enligt formeln saknas en konstant - värmeeffekten för en sektion. Det går naturligtvis också att räkna ut, men det är ganska komplicerat och tidskrävande.

Eftersom alla värmebatterier i gjutjärn är ungefär lika stora togs ett medeleffektvärde på cirka 150 watt under många års praktik.

Nu, med alla data, kan du välja önskat antal radiatorsektioner.

Detta är dock bara den enklaste formeln. Eftersom varje rum individuellt har sina egna värmeförlustindikatorer, läggs vanligtvis ytterligare koefficienter till formeln. Till exempel, om rummet har två ytterväggar, det vill säga det är kantigt, skrivs en faktor på 1,2 in.

Sedan kommer formeln att ta formen:

Låt rummet ha en yta på 9 kvadratmeter och placeras i mitten av huset, men med två ytterväggar. Det är nödvändigt att utföra valet av värmeelement för detta rum.

Så, K \u003d (9/150) * 100 * 1,2 \u003d 7,2, det vill säga 8 sektioner.

Det är värt att notera att denna beräkning endast gäller för tak som inte är högre än 2,7 meter. Det ska också sägas att det är mer korrekt att beräkna utifrån rummets volym.

Ungefär samma princip bygger på den andra ungefärliga beräkningen. Det har länge beräknats att en sektion av batteriet kan värma upp cirka 1,8 kvadratmeter. m golvyta. Dessutom gäller denna siffra endast för tak som inte överstiger 2,7 m i höjd.

Tillverkare

Ledarna inom produktionen av högeffekts-LED, som LED 10 W, är utspridda i tre delar av världen.Bland dem är det amerikanska företaget Cree (som vi redan har nämnt och demonstrerat ett urval av sina produkter), det japanska företaget Nichia (en pionjär inom LED-teknik), liksom tyska Osram (mer känd för den inhemska köparen).

Branded LED-produkter är dyrare än sina noname-motsvarigheter, men ingen garanterar kvalitet i det andra fallet.

Tänk på vilka funktioner du kommer att stöta på när du bestämmer dig för att köpa billiga kinesiska 10-watts lysdioder. För det första, om du jämför noggrant, så är 9 matriskristaller i sig mindre än de för högkvalitativa moduler. Detta kommer naturligtvis att påverka ljusutbytet under deras arbete. För det andra, den starka ojämnheten i glöden av varje kristall. Detta märks dock endast vid en reducerad ström, men ändå påverkar denna funktion nedbrytningshastigheten för hela LED-modulen.

10 watt förfalskningar från Kina

På bilden kan du se den ojämna glöden hos modulens individuella kristaller, och hur den planar ut med en ökning av strömmen

För det tredje, i lågkvalitativa lysdioder är ledarna som förbinder kristallerna mycket tunna och kan gå sönder på grund av slarvig rörelse, vilket kommer att avbryta funktionen hos minst en trippel av på varandra följande kristaller.

För att sammanfatta ovanstående skulle jag vilja lyfta fram de teser i artikeln som är viktiga för memorering. 10 W lysdioder som ljusemitterande källor används ofta i praktiken för tillverkning av billampor, ficklampor, spotlights och andra belysningsanordningar.

Kylarkylning är avgörande för normal drift av lysdioden. Ström tillförs från en 12V-källa via en drivrutin (spänningsstabilisator)

Ett välkänt varumärke garanterar oavbruten drift under hela den deklarerade perioden, och problem kan uppstå med kinesiska billiga motsvarigheter.

LED-design, tillval

COB 10 W LED är en kompakt chip-on-board-modul. Den grundläggande skillnaden mot SMD är att flera kristaller placeras tillsammans på en bräda och täcks med ett gemensamt lager av fosfor. Detta minskar kostnaden för matrisen avsevärt. Den består av 9 kristaller: tre parallella kedjor med tre kristaller kopplade i serie i varje. Externt kan LED 10 W skilja sig åt i formen på det ledande substratet. Till exempel ser en Cree LED ut som den som visas i figuren. Dess substrat har formen av en stjärna och är gjord av aluminium.

Modulens kropp är gjord av värmebeständig plast och linsen är gjord av epoxiharts. Klassisk LED 10 W ser ut som den visas i diagrammet, men i praktiken varierar de totala måtten beroende på tillverkare.

Glöm inte att lysdioden är ett polärt element, så var uppmärksam på markeringarna under installationen. En förutsättning för att 10 W LED ska fungera adekvat är närvaron av en kylfläns

Du kan organisera den med en aluminium- eller kopparradiator. Smörj LED-substratet med värmeledande pasta eller smältlim för bättre värmeavledning. Ibland är en kylare extra monterad, som ger luftcirkulation för att kyla kylflänsarna.

På videon kan du se testet av 10W LED och rekommendationer för att ansluta ett sådant element. Så här ska 10W LED-anslutningsdiagrammet se ut.

Strömkällan kan vara ett bilbatteri, en datorströmkälla eller en specialinköpt 12-voltskälla. För att undvika överhettning (trots kylflänsen) och skydda lysdioden är det absolut nödvändigt att ansluta den inte direkt till källan, utan genom valfri spänningsregulator. Diagrammet visar den integrerade spänningsregulatorn LM-317, men du kan använda en annan med lämpliga parametrar. Med hjälp av en konventionell rulle och ett motstånd kommer du att förse dig med garanterat 12 V vid utgången och strömmen kommer inte att överstiga 1 A, vilket är nyckeln till din enhets hållbarhet.

Kombinationen av ett motstånd och en stabilisator kallas en LED-drivrutin.

Varför dioder behöver kylas

Trots den höga ljuseffekten avger lysdioder ljus för ungefär en tredjedel av den förbrukade strömmen, och resten släpps ut i värme. Om dioden överhettas störs strukturen av dess kristall, börjar försämras, ljusflödet minskar och graden av uppvärmning ökar som en lavin.

Orsaker till LED-överhettning:

För mycket ström;
dålig stabilisering av matningsspänningen;
dålig kylning.

De två första orsakerna löses genom att använda en kvalitetsströmförsörjning för lysdioder. Sådana källor kallas ofta för en LED-drivrutin. Deras funktion är inte i spänningsstabilisering, utan i stabilisering av utströmmen.

Faktum är att när lysdioden är överhettad minskar lysdiodens motstånd och strömmen som flyter genom den ökar. Om du använder en spänningsstabilisator som strömförsörjning kommer processen att visa sig vara en lavin: mer uppvärmning - mer ström och mer ström - detta är mer uppvärmning och så vidare i en cirkel.

Genom att stabilisera strömmen stabiliserar du delvis temperaturen på kristallen. Det tredje skälet är dålig kylning för lysdioder. Låt oss överväga denna fråga mer detaljerat.