До какой температуры может безопасно нагреваться радиатор?

Question

[Николай]

Добрый день!
Я собрал лампу на мощных 6-ваттных светодиодах, они закреплены на термоклей на радиаторе с продольными рёбрами. Во время работы, по даташиту, они нагреваются до 100 градусов. Радиатор со временем тоже раскаляется нешуточно. Я хочу понять, будет ли он нагреваться так бесконечно, пока вовсе не нагреется до температуры диодов и не сможет их охлаждать? Как проверить?

Comments

[hint000]

Кажется, вы не очень понимаете физику теплопередачи. Смысл радиатора в том, чтобы ускорить передачу тепла (ускорить охлаждение или нагрев), достигается это за счёт большой площади поверхности радиатора. Чем больше поверхность радиатора, тем быстрее тепло будет уходить в воздух. Представьте себе, что у вашей лампы радиатор размером с батарею отопления (которая тоже ведь радиатор), в этом случае радиатор будет чуть теплее комнатного воздуха (20..25 градусов), потому что через такую большую поверхность он охлаждается очень быстро. Наоборот, если взять совсем крохотный радиатор, то его температура будет почти такая же, как у светодиодов совсем без радиатора (условно 100 градусов). Вывод: хотите меньший нагрев - ставьте больший радиатор.

Answer 1

[Moskus]

https://electronics.stackexchange.com/questions/30...
Там ещё куча ссылок.
Если коротко, то так, как вы это пытаетесь прикинуть, это не считают. И 100 градусов для светодиодов - дохрена. Чтобы они не деградировали быстрее ламп накаливания, они должны быть не горячее 70 градусов.

Добавлю немного подробностей.
- "По даташиту нагреваются до 100 градусов" - неверно. Это максимально допустимая, а не номинальная рабочая температура.
- Судить об эффективности радиатора только по его температуре - нельзя, потому что тепловое сопротивление перехода между светодиодами и радиатором - неизвестная величина. При высоком сопротивлении, светодиод может, условно, уже сгореть, а радиатор все еще будет еле теплым. Судить об эффективности охлаждения по температуре можно, только если измерять температуру светодиода. Эта температура - единственный базовый показатель, который имеет значение.
- Поскольку сценарий использования лампы в вопросе не описан, непонятно и то, как вообще рассматривать ситуацию. Потому что, например, для режима кратковременного включения, именно радиатор (устройство, выполняющее интенсивный теплообмен со средой через конвекцию и излучение) - не нужен. Я делал несколько осветителей для макросъемки и микроскопии для такого режима, где роль теплоотвода выполнял кусок металла с большой теплоемкостью, но малой теплоотдачей (так было банально дешевле и быстрее). А вот для ситуации постоянной работы такой фокус бы не сработал, потому что достаточно быстро теплоотвод нагрелся бы, и перестал обеспечивать низкую температуру корпуса светодиодов, так как рассеивание тепла с его поверхности было бы явно недостаточно.

Comments

[Николай]

у моих диодов рабочая температура 85, максимальная 104
спасибо за ссылку!

Answer 2

[Виктор]

они закреплены на термоклей

Там, где что-то греется выше 35 градусов, не должно быть никаких термоклеёв! Вы же не хотите, чтобы всё это отвалилось через полчаса работы. Кроме того, термоклей ужасно нетеплопроводен. Для хорошей передачи тепла крепление должно быть механическим, с плотным прижимом, зазор минимальный (не более 0,1 мм) и заполнен термопастой. Лучше всего винтами, но можно и плоской пружиной прижать, как это иногда делают с транзисторами.

В даташите упоминается максимальная допустимая температура, и это никак не означает, что она должна быть и рабочей. Наоборот, чем она ниже, тем дольше проживёт ваша лампа (светодиоды при сильном нагреве деградируют). Отсюда вывод: радиатор должен быть таких размеров, какие максимально помещаются в вашем корпусе. Также полезно не просто дырки в корпусе сделать для протекания воздуха, а ещё и принудительно гнать его кулером (ну, это лишь в случае реального перегрева).

И наконец, всё это легко рассчитывается, там элементарная формула, немного похожая на закон Ома.

Comments

[Николай]

разве термоклей на то и термоклей, чтобы не отваливаться?

[Николай]

а, надо уточнить, это не термоклей, а теплопроводящий клей, вот

[Виктор]

nagva1, если затвердевший термоклей греть, то он теряет прочность и сцепление с поверхностью, на которую нанесён. Приклеенное отваливается.
Теплопроводящий клей - это другое дело, но и он не так прост. Его слой надо делать минимально возможной толщины, и всё равно он будет хуже, чем термопаста.

Answer 3

[Fixid]

Радиатор будет пытаться нагреться до температуры светодиодов. Бесконечно. Но поскольку он будет рассеивать хоть сколько нибудь тепла, то при достаточном оребрении и размерах температура будет немного ниже текущей у диодов.
Для проверки используйте два термодатчика, один на боковую стенку светодиода, второй в основание радиатора.
Потом включаете светодиоды на 90% планируемой мощности. Ну а дальше смотрите на разницу температур. Как только перевалит за 80 на диоде желательно что бы на радиатор было 70 или меньше.

P.S. обычно в спеках указано тепловыделение. Можно посчитать в спец калькуляторах требуемый радиатор

Comments

[Николай]

а не подскажете, поконкретнее, что за термодатчики?

Answer 4

[Николай]

А есть ли простое решение, чтобы питание размыкалось при достижении определенной температуры?

Видимо, это делается с помощью термореле. Но я не знаю какой выбрать. У меня 2 6-ваттных диода