Диплом. Диплом Ионов А.В. 1. Теоретическая часть
 Скачать 1.71 Mb.
|
|
Излучение Поверхность осветительного прибора, на которой монтируется светодиод или модуль с несколькими светодиодами не должна быть металлической, поскольку металлы обладают очень низким коэффициентом излучения. Поверхности светильников, контактирующие со светодиодами, должны, по возможности, иметь высокий спектральный коэффициент излучения ε. Ф=Wλ=5,669·10-8·(Вт/м2·К4)ε·А·(Тs4–Та5) где: Wλ –поток теплового излучения, Вт ε–коэффициент излучения Тs –температура поверхности нагретого тела, КТа – температура поверхностей, ограничивающих помещение, К А – площадь излучающей тепло поверхности, м² Конвекция Желательно иметь достаточно большую площадь поверхности корпуса светильника для беспрепятственного контакт с потоками окружающего воздуха (специальные охлаждающие ребра, шероховатая структура и т.д.). Дополнительный отвод тепла могут обеспечить принудительные меры: мини вентиляторы или вибрирующие мембраны. Ф= α·А·(Тs-Та) где: Ф – тепловой поток, Вт А – площадь поверхности нагретого тела, м² α – коэффициент теплопередачи, Тs – температура граничной теплоотводящей среды, К Та – температура поверхности нагретого тела, К [для неполированных поверхностей α = 6…8 Вт /(м²К)]. Теплопроводность Главное при конструировании – обеспечить отвод тепла при помощи специальных охлаждающих компонентов или конструкции корпуса. Тогда уже эти элементы будут отводить теплоизлучением и конвекцией. Материалы теплоотводящих элементов по возможности должны иметь минимальное тепловое сопротивление. Ф = λT·(А/l) (Тs-Та) =(ΔT/Rth) где: Rth= (l / λT·A) – тепловое сопротивление, K/Вт, Ф – тепловая мощность, Вт A – поперечное сечение l-длина - λT– коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К) Тепловое сопротивление Суммарное тепловое сопротивление рассчитывается как: Rth парал.общ.=1/[(1/ Rth,1)+ (1/ Rth, 2)+ (1/ Rth,3)+ (1/ Rth,n)] Rth последобщ. = Rth,1 + Rth, 2 + Rth,3 +....+ Rth,n При дизайне светодиодных светильников необходимо принять все возможные меры для облегчения теплового режима светодиодов за счет теплопроводности, конвекции и излучения. Взаимосвязь электрических и тепловых параметров светодиода «Рис. 11»  Рисунок11 Электрическая и термическая системы    1.7 Виды радиаторов Физика процесса теплорассеяния такова, что количество поглощаемого воздухом тепла определяется параметрами воздуха (температуры, влажности, скорости), а не материала, из которого изготовлена теплорассеивающая поверхность Строгий теплофизический расчет показывает, что именно теплорассеяние в пограничных слоях воздуха является ограничивающей стадией теплообмена в системе «генератор тепла - воздух». Окружающий воздух просто не в состоянии рассеять (принять) более 5…10 Вт тепловой энергии с единичной поверхности теплообмена. Другими словами, воздушный «тепловой насос» имеет вполне ограниченную производительность. Из этого следует, что при выборе материала для теплорассеивающих устройств необходимо принимать во внимание, что теплопроводность λ материала в 5…10 Вт/(м∙К) необходима и достаточна, чтобы передать на поверхность охлаждения все тепло, которое может быть принято окружающим воздухом, а применение материалов с большей теплопроводностью является технически избыточным. 1.7.1 Алюминиевые радиаторы Главным недостатком конструкции теплоотвода на основе алюминиевого радиатора является многослойность. Многослойной конструкции свойственны сопутствующие переходные тепловые сопротивления, которые хоть и можно минимизировать применением специальных теплопроводящих материалов (изолирующие пластины, пасты, клейкие вещества, материалы для заполнения воздушных промежутков и др.), тем не менее, приводят к увеличению температуры перехода. Типовая конструкция мощного светодиода с алюминиевым охлаждающим элементом и цепь тепловых сопротивлений. «Рис. 12»  Рисунок12. Конструктивная схема светодиода с охлаждающим элементом и цепь его тепловых сопротивлений. |