Přehřívání LED negativně ovlivňuje výkon a životnost svítidla. Pro zajištění správné funkce LED a systému řízení teploty je tedy nezbytná vhodná instalace chladiče. Ale co je chladič a proč je pro LED tak důležitý? 

Chladič je zařízení, které odvádí teplo od zdroje světla LED. Zabraňuje přehřátí a chrání světlo před poškozením. Tím také prodlužuje životnost jakékoli LED.

Existují však různé typy LED chladičů. S výběrem toho správného si ale nemusíte dělat starosti, protože tento článek vám pomůže! Takže, abychom získali celkovou představu o LED chladičích, začněme diskusi-

Co je to LED chladič?

An LED chladič je zařízení, které pohlcuje teplo generované z LED modulu a předává ho okolnímu vzduchu. Pomáhá při regulaci teploty LED diod a zabraňuje přehřívání. To je důvod, proč je LED chladič nezbytný pro jakýkoli systém LED osvětlení.

Chladič je obvykle vyroben z hliníku nebo jiných tepelně vodivých materiálů. Vyznačuje se řadou žeber a hřebenů, které zvětšují jeho povrch pro lepší rozptyl tepla. Tato velká plocha umožňuje efektivnější odvod tepla. LED chladič absorbuje teplo z LED a předává je do vzduchu. Tento proces udržuje LED chladnou a funguje co nejlépe.

Proč je LED chladič důležitý?

LED chladič zajišťuje správnou funkci a dlouhou životnost LED svítidla. A LED světla vyzařují světlo prostřednictvím procesu elektroluminiscence. Kromě toho vzniká teplo jako vedlejší produkt. Toto teplo může způsobit poškození vnitřních součástí LED světla. Snižuje také jeho účinnost a životnost. Zde LED chladič funguje jako chladicí zařízení, které odvádí teplo generované LED světlem. Udržuje tak vnitřní komponenty na bezpečných teplotách.

LED chladič je navržen z materiálů s vysokou tepelnou vodivostí, jako je hliník. A takové materiály rychle a efektivně absorbují a odvádějí teplo. Má také velký povrch, který umožňuje maximální odvod tepla. Proto může přehřátí způsobit přehřátí LED světla a nebezpečí požáru. Je tedy důležité mít na svém místě účinný chladič.

Jak funguje LED chladič?

Chladič LED se týká procesu odstraňování tepla ze zdroje světla LED pomocí chladiče. Proces probíhá v několika fázích:

• Generování tepla

Když je zdroj světla LED napájen, vytváří teplo jako vedlejší produkt emise světla.

• Přenos tepla

Vzniklé teplo se přenáší z LED čipu na desku s kovovým jádrem s plošnými spoji (MCPCB) nebo chladič.

• Odvod tepla

Chladič je tepelný most mezi LED čipem a okolním prostředím. Odvádí teplo od LED čipu do vzduchu. Chladič má také velkou plochu, která poskytuje dostatek prostoru pro odvod tepla.

• Sálání tepla

Chladič vyzařuje teplo do okolního prostředí kombinací konvekce a vedení. Teplo se přenáší z horkého povrchu chladiče do chladnějšího vzduchu. Vytváří teplotní rozdíl, který odvádí teplo od LED čipu.

• Chlazení LED

Teplota LED čipu klesá, jak teplo vyzařuje pryč, a zabraňuje tak přehřátí. Umožňuje LED diodám pracovat při bezpečné a efektivní teplotě. Chladič také pomáhá předcházet poškození LED čipu, které může být způsobeno nadměrným hromaděním tepla.

Typy LED chladičů

K dispozici je několik typů LED chladičů, včetně aktivních, pasivních a kombinovaných modelů:

1. Aktivní chladiče

Aktivní LED chladič je typ chladiče, který využívá ventilátor nebo jiné mechanické prostředky. Aktivně odebírají teplo ze zařízení s diodami vyzařujícími světlo (LED). A to pomáhá zvýšit výkon a životnost LED. Dále zabraňuje přehřívání a prodlužuje životnost LED. Z těchto důvodů se aktivní LED chladiče často používají ve vysoce výkonných LED aplikacích. 

2. Pasivní chladiče

Pasivní LED chladiče jsou navrženy tak, aby odváděly teplo generované LED světly bez použití ventilátorů nebo jiných aktivních chladicích systémů. Spoléhají na tepelnou vodivost. Pasivní chladič také závisí na konvekci a sálání pro přenos tepla ze světelného zdroje LED. Šíří teplo do okolního prostředí.

Tyto chladiče jsou obvykle vyrobeny z hliníku. Mohou to být i materiály s vysokou tepelnou vodivostí. Navíc mají ploutve a další struktury. Rozšiřuje plochu dostupnou pro přenos tepla.

Pasivní LED chladiče jsou navíc odolné a vyžadují nízkou údržbu. Často se používají v osvětlovacích aplikacích pro svou nízkou hladinu hluku. Využijete je i pro jejich dlouhou životnost a nízké provozní náklady. Kromě toho jsou odolné vůči povětrnostním vlivům a vlivům prostředí. Díky těmto vlastnostem jsou tedy nejlepší pro venkovní svítidla.

3. Hybridní chladiče

Hybridní LED chladiče jsou zařízení pro řízení teploty. Kombinují tradiční kovové materiály chladiče s dalšími prvky – tepelnými trubicemi, parními komorami nebo materiály s fázovou změnou. A zahrnutí těchto dalších komponent zlepšuje schopnost LED osvětlovacích systémů odvádět teplo. Hybridní LED chladič má za cíl účinně odstraňovat teplo generované LED čipy a předcházet tepelnému poškození. Zlepšují také výkon a životnost LED systému.

4. Studené talíře

Cold plate jsou chladicí systémy určené pro LED svítidla. Odvádějí teplo generované LED diodami a udržují optimální úroveň teploty. Ty jsou vyrobeny z hliníku a mědi. Může to být i kombinace obojího. Fungují tak, že odvádějí teplo od LED. Poté teplo odvádí do okolního vzduchu. Navíc jsou lehké, efektivní a cenově výhodné.

5. Pin-Fin chladiče

Pin-fin LED chladiče jsou vyrobeny z kovové základní desky s několika kolíky vyčnívajícími z povrchu. To zvětšuje povrch a podporuje lepší odvod tepla. Konstrukce pin-fin je vysoce účinná při odvádění tepla ze světelného zdroje LED. Pomáhá udržovat teplotu LED. Kontroluje tak poškození a zlepšuje výkon. Jsou také oblíbené v aplikacích, jako je vysoce intenzivní a dlouhotrvající osvětlení. To může zahrnovat pouliční osvětlení, průmyslové osvětlení a automobilové osvětlení.

6. Talířové chladiče

Deskové chladiče LED se skládají ze základní desky, řady žeber a povrchu pro odvod tepla. Základní deska je vyrobena z vysoce tepelně vodivého materiálu. Poskytují bezpečnou montážní platformu pro světelný zdroj LED. Žebra jsou umístěna na horní straně základní desky a poskytují velkou plochu pro odvod tepla. Povrch pro odvod tepla je obvykle vyroben z hliníku. Pomáhá odvádět teplo z LED a do okolního vzduchu.

Deskové LED chladiče jsou oblíbené v osvětlovacích aplikacích. Protože jsou lehké, mají nízkoprofilový design a snadno se instalují. Mají také vysoký tepelný výkon a jsou cenově výhodné. Tento typ chladiče je také ideální pro aplikace s vysokou teplotou – například automobilové osvětlení a průmyslové osvětlení. 

7. Extrudované chladiče

Extrudované LED chladiče odvádějí teplo z LED (light-emitting diode) svítidel. Vyrábějí se vytlačováním hliníku do určitého tvaru a velikosti. Vytváří žebrovanou strukturu, která zvětšuje povrchovou plochu pro odvod tepla. Chladič je poté připevněn k LED svítidlu. To pomáhá udržovat LED chladnou a zvyšuje její životnost. Proto jejich konstrukce umožňuje nákladově efektivní a přizpůsobitelné řešení. Je oblíbenou volbou pro komerční a průmyslové osvětlení.

8. Lepené chladiče Fin

LED chladiče s lepenými žebry se skládají ze základního materiálu a žeber. Jsou vzájemně spojeny pomocí vysoce pevného lepidla. Tento proces lepení pomáhá zlepšit účinnost přenosu tepla a snížit tepelný odpor. 

Žebra jsou navržena tak, aby zvětšila povrch chladiče. Umožňuje, aby se do vzduchu rozptýlilo více tepla. Navíc to pomáhá udržovat LED světla chladná. Navíc pomáhá prodloužit jejich životnost a zachovat jejich výkonnost. Chladiče s lepenými žebry jsou obvykle vyrobeny z hliníku nebo mědi. Používají se v pouličních svítidlech, vnitřních svítidlech a automobilových osvětlovacích systémech.

9. Skládané chladiče

Folded Fin LED chladiče jsou chladicí systém používaný v LED svítidlech. Jsou vyrobeny z tenkých kovových žeber, které jsou ohnuté a naskládané dohromady. Vytváří velkou plochu pro odvod tepla. Tato konstrukce umožňuje kompaktní a efektivní řešení chlazení. To je ideální pro použití v malých LED svítidlech. Konstrukce složené ploutve také umožňuje dobré proudění vzduchu. Pomáhá rychle a efektivně odvádět teplo.

10. Chladiče s držákem Z-Clip

Z-Clip Retainer LED chladiče jsou navrženy s klipem ve tvaru Z. Připevňuje se k LED světlu a drží chladič na místě. To umožňuje efektivní odvod tepla. Pomáhají udržovat LED světlo v chodu při optimální teplotě a prodlužují jeho životnost. LED chladiče jsou také dodávány s vestavěnými LED systémy pro udržení světla. Zabraňuje uvolnění LED světla a zvyšuje bezpečnost.

Typy materiálů chladičů

Chladiče se dodávají z různých materiálů, včetně hliníku, mědi a polymeru.

1. Hliníkové chladiče 

Hliníkové LED chladiče jsou oblíbenou volbou pro chlazení LED osvětlovacích systémů. Nabízejí několik klíčových výhod, jako je nízká cena, lehká konstrukce a dobrý tepelný výkon. Hliníkové LED chladiče také rychle odvádějí teplo. To umožňuje systému pracovat při nižších teplotách a zvyšuje účinnost. Hliník je navíc pevný a odolný materiál. Dokáže tak odolat drsným podmínkám prostředí.

2. Měděné chladiče

Měděné chladiče LED jsou vysoce účinné při odvodu tepla. Snižují riziko přehřátí a poškození LED diod. Měď má také vysokou tepelnou vodivost. Umožňuje rychlý přenos tepla z LED. To pomáhá udržet optimální výkon po delší dobu. Kromě toho je měď lehká a odolná proti korozi. Díky tomu je dokonalou alternativou pro průmyslové aplikace.

3. Polymerové chladiče

Polymerové LED chladiče mohou nabídnout lepší odvod tepla. Může také poskytnout zvýšenou účinnost a delší životnost LED produktů. Jedinečný polymerový design chladiče dokáže odvádět teplo rychleji než tradiční kovové konstrukce. To pomáhá snížit riziko selhání LED v důsledku problémů s řízením teploty. Polymerové LED diody také vyžadují ke svému provozu méně energie. Díky tomu jsou nákladově efektivnější a energeticky úspornější.

Kromě toho LED produkty s polymerovými chladiči mají delší životnost než ty bez. To může podnikům pomoci snížit náklady na údržbu. Zlepšuje také životnost jejich investic do LED osvětlení.

Materiály chladiče: hliník vs. měď – co je lepší?

Hliník i měď mají své výhody i nevýhody. Je tedy zásadní porozumět jejich rozdílům, abychom mohli učinit informované rozhodnutí.

Hliník má nižší tepelnou vodivost než měď, což znamená, že teplo jím projde déle. Na druhou stranu je hliník výrazně lehčí než měď a má vyšší strukturální integritu.

Kromě toho má měď lepší tepelnou vodivost než hliník. Díky tomu je lepší volbou pro aplikace, které vyžadují nejúčinnější odvod tepla. Kromě toho měď nekoroduje jako hliník. 

Nakonec, který materiál je lepší, závisí na konkrétních potřebách aplikace. Pro průmyslové osvětlení a automobilové osvětlení by byla nejlepší měď. Na druhou stranu je hliník perfektní volbou pro architektonické osvětlení.

Úvahy o designu chladiče

Návrh chladiče vyžaduje zvážení několika faktorů. Jsou to následující -

• Typ chladičů

Typ chladiče má významný vliv na celkové úvahy. Pasivní dřezy jsou chladiče s velkou plochou nebo žebry. Jsou navrženy tak, aby odváděly teplo konvekcí nebo sáláním. Aktivní dřezy jsou ventilátory nebo kapalinové chladicí systémy. Pracují tak, že aktivně pohybují vzduchem nebo kapalinou, aby odváděly teplo ze zdroje. 

Každý typ dřezu má tedy své výhody a úvahy. Například aktivní dřezy mohou potřebovat dodatečný výkon k provozu. A může být hlučnější než pasivní dřezy. Proto je nutné pečlivě zvážit různé typy dřezů.

• Materiály chladiče

Výběr chladiče určí účinnost a efektivitu tepelného managementu. Protože každý typ materiálu má jiné tepelné vlastnosti.

Nejčastěji používané typy jsou hliník a měď. Kromě toho mají oba dobrou tepelnou vodivost. Mají také velkou plochu pro odvod tepla. Pro vyšší teplotní toleranci mohou jiné materiály vyžadovat keramiku nebo grafit. Kromě toho musíte vzít v úvahu tvar a velikost chladiče. To zajišťuje optimální výkon a hodí se do všech prostorových omezení.

• Návrh hranic

Návrh hranice ovlivňuje chladicí kapacitu systému, náklady a celkovou účinnost. Návrháři mohou optimalizovat tepelný výkon systému. Také tvar a velikost chladiče ovlivňuje proudění vzduchu, konvekci a vedení. Design Boundary také ovlivňuje povrchovou plochu dostupnou pro odvod tepla. Dobře navržený chladič bude mít dostatečnou plochu. Bude efektivně odvádět vyrobené teplo a zároveň minimalizovat celkové náklady.

MCPCB: Jak to pomáhá LED chladiči? 

MCPCB jsou kovové jádro desky plošných spojů. Jsou navrženy tak, aby efektivně odváděly teplo LED od zdroje světla. Kovové jádro MCPCB působí jako tepelný most. To umožňuje odvádět teplo z LED do chladiče. 

Technologie MCPCB využívá skutečnosti, že kov má mnohem vyšší tepelnou vodivost než FR4 (epoxid vyztužený skleněnými vlákny). Tím efektivněji odvádí teplo od LED. Kovové jádro také zajišťuje strukturální stabilitu. Zlepšuje elektrickou konektivitu, takže je ideálním řešením pro aplikace chlazení LED.

Vyžadují LED pásky chladič?

Malý, s nízkým výkonem LED pásky obvykle nevyžadují chladič, protože generují velmi málo tepla. Pro vysoce výkonné LED pásky se však chladič velmi doporučuje. Pomáhá odvádět teplo a zabraňuje poškození LED pásku.

Chladiče jsou často vyrobeny z kovu a slouží jako vodiče. Ta odvádí teplo z LED pásku a odvádí ho do okolního vzduchu. Bez chladiče se mohou vysoce výkonné LED pásky přehřívat. To sníží jejich životnost a způsobí jejich selhání. Pokud tedy používáte vysoce výkonný LED pásek, je vhodné použít chladič. To zajistí jeho dlouhou životnost a optimální výkon.

Jak dimenzovat chladič pro pásová světla?

Dimenzování chladiče na pás světla je zásadním krokem pro dlouhou životnost a účinnost osvětlovacího systému. Zde jsou kroky k dimenzování chladiče pro pásová světla:

Krok 1: Určete výkon pásových světel

Prvním krokem je určení výkonu páskových světel ve wattech. Tyto informace jsou obvykle k dispozici ve specifikacích produktu.

Krok 2: Vypočítejte generované teplo

Dalším krokem je výpočet tepla generovaného pásovými světly. To lze provést pomocí vzorce: Vygenerované teplo = Výkon x Účinnost. Faktor účinnosti se obvykle pohybuje kolem 90 %.

Krok 3: Určete tepelný odpor chladiče

Tepelný odpor je mírou odporu chladiče vůči přenosu tepla. Obvykle se vyjadřuje ve °C/W.

Krok 4: Určete maximální přípustný nárůst teploty

Maximální přípustné zvýšení teploty je rozdíl mezi okolní a maximální teplotou, které by měly páskové lampy dosáhnout. Tuto teplotu obvykle udává výrobce.

Krok 5: Vypočítejte požadovanou velikost chladiče

Posledním krokem je výpočet požadované velikosti chladiče pomocí vzorce-

Požadovaná velikost chladiče = generované teplo ÷ (tepelný odpor x maximální přípustný nárůst teploty)

Je důležité si uvědomit, že výše uvedené výpočty jsou pouze odhady. Pro přesný odhad si můžete promluvit s odborníkem. Kromě toho zvažte fyzické rozměry chladiče. Jedná se o délku a šířku, aby bylo zajištěno, že vhodně zapadne do osvětlovacího systému.

Faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru LED chladiče

Při výběru LED chladiče je třeba vzít v úvahu následující faktory:

Teplotní odolnost

Tepelný odpor označuje schopnost chladiče odvádět teplo pryč od LED. Pokud je tepelný odpor příliš vysoký, bude se hromadit teplo a způsobit přehřátí a předčasné selhání LED. 

Na druhou stranu, pokud je tepelný odpor příliš nízký, bude chladič příliš objemný. To ovlivní celkový design LED systému. Při výběru správného chladiče LED pro vaši konkrétní aplikaci je nezbytné najít rovnováhu mezi tepelným odporem a dalšími faktory, jako jsou náklady, velikost a materiál.

Tepelný tok

Při výběru LED chladiče zvažte tepelný tok. Primární funkcí chladiče je odvádět teplo z LED. Zabraňuje přehřívání a prodlužuje ji životnost. Pokud chladič nemůže účinně přenášet teplo, LED se nakonec přehřeje a selže. 

Tepelný tok byste měli vyhodnotit na základě výkonu LED. Počítá se i s okolní teplotou a tepelným odporem materiálu. Doporučuje se vybrat chladič s vysokou tepelnou vodivostí a nízkým tepelným odporem. To zajistí optimální přenos tepla. Při správném toku tepla bude chladič LED poskytovat spolehlivé a účinné chlazení LED.

Tepelná vodivost

Tepelná vodivost je schopnost materiálu přenášet teplo z jednoho bodu do druhého. Vysoká tepelná vodivost znamená, že teplo bude efektivně odvádět z LED do chladiče. Použití chladiče s lepší tepelnou vodivostí zabraňuje přehřívání LED. Různé materiály však mají různou tepelnou vodivost. Například tepelná vodivost hliníku se pohybuje v rozmezí přibližně 170-251 W/mK. Tepelná vodivost mědi je přitom vyšší než tepelná vodivost hliníku s hodnotou zhruba 401 W/mK. 

Perfektní typ chladiče

Pasivní chladiče jsou navrženy tak, aby odváděly teplo přirozenou konvekcí a vedením. Proto se nespoléhají na metody aktivního chlazení, jako jsou ventilátory nebo vodní chlazení. To může být atraktivní volba pro některé aplikace, protože eliminuje potřebu údržby a hluku. Zastaví také potenciální body selhání spojené s aktivním chlazením. Pasivní chladiče mohou být navíc nákladově efektivnější. Má také menší tvarový faktor než řešení dynamického chlazení. 

Přirozená konvekce

Přirozená konvekce se týká toku přenosu tepla tekutinou, obvykle vzduchem. V tomto procesu tekutina/vzduch proudící přes teplý chladič odebírá teplo z povrchu a předává jej do okolního prostředí.

Zvýšení turbulence vzduchu mezi roztečí žeber chladičů však značně zvyšuje přirozenou konvekci. V tomto případě záleží na designu a struktuře žeber/desek. Například žebra s vyvrtanými otvory urychlují chladicí mechanismus. Zvažte tedy tento faktor před výběrem ideálního chladiče pro vaši LED. 

Vysoký odvod tepla

Vysoký odvod tepla umožňuje LED světlům pracovat při nižší teplotě. Snižuje riziko poškození přehřátím a zvyšuje životnost světel. A tento typ chladiče snižuje energii potřebnou k chlazení světel. To zase snižuje celkovou spotřebu energie. Také chladič s vysokým odvodem tepla pomáhá dlouhodobě snižovat náklady na údržbu.

Tvar a velikost ploutví

Velikost a počet žeber určí povrchovou plochu pro rozptýlení tepla. Tvar žeber může zároveň ovlivnit proudění vzduchu chladičem a celkovou účinnost. Kromě toho vyhřívaný dřez s velkými, rovnoměrně rozmístěnými žebry zajistí lepší odvod tepla. Na rozdíl od toho s malými, těsně rozmístěnými ploutvemi. Navíc tvar žeber, jako jsou ploché nebo zakřivené, může také ovlivnit výkon rozptylu tepla.

Jak nainstalovat LED chladič?

Zde je krok za krokem průvodce instalací LED chladiče:

Za prvé, připravte LED pro instalaci chladiče. Pokud je LED nová, vložte ji do držáku LED nebo objímky. Pokud je LED nainstalována, ujistěte se, že je bezpečně na svém místě a během procesu instalace chladiče se neuvolní.

Zadruhé, očistěte povrch LED a chladiče izopropylalkoholem, abyste zajistili pevné spojení. Naneste malé množství tepelné směsi na povrch LED. Toto zahrnutí zlepší přenos tepla mezi LED a chladičem.

Za třetí, vyrovnejte chladič s LED a připevněte jej k držáku LED nebo zásuvce. V závislosti na designu chladiče a LED držáku to může zahrnovat šrouby, spony nebo kombinaci obou. Jakmile je chladič bezpečně připevněn, zapněte LED a zkontrolujte správnou funkci. LED by měla být jasná a stabilní bez blikání nebo stmívání.

Konečně, pokud LED funguje správně, utáhněte všechny šrouby nebo spony, abyste zajistili bezpečné připojení. V případě potřeby přidejte tepelnou směs pro zlepšení odvodu tepla.

Jak maximalizovat účinnost chladiče?

Je důležité zajistit jeho správnou velikost, aby se maximalizovala účinnost LED chladiče. Také přiměřeně konstruované a vhodně nainstalované. Ověřte, zda je chladič dostatečně velký, aby odolal teplu generovanému zařízením LED. Pokud je příliš malý, nebude účinně odvádět teplo. Kromě toho je nezbytností výběr vysoce kvalitního materiálu s dobrou tepelnou vodivostí. To pomůže zajistit optimální výkon.

A konečně, správná instalace je nezbytná pro optimální výkon. Ujistěte se, že je chladič LED bezpečně připojen k zařízení. Také se ujistěte, že v sestavě nejsou žádné mezery, které by mohly bránit proudění vzduchu. Tyto kroky pomohou zajistit, že váš LED chladič bude fungovat efektivně.

Záleží na hmotnosti chladiče?

Ano, na hmotnosti chladiče záleží. Čím těžší je chladič, tím lépe odvádí teplo a udržuje komponenty chladnější. Těžší chladiče mají také větší plochu. To jim umožňuje absorbovat více tepla ze součástí, které ochlazují. Při výběru chladiče je tedy nezbytné zvážit jeho velikost a hmotnost.

Nejčastější dotazy

Proč investovat do čističky vzduchu?

Celkově jsou LED chladiče speciálně navrženy pro LED osvětlení. Poskytuje způsob, jak udržet LED diody v nejlepším chodu a zároveň je zabránit přílišnému zahřívání. Fungují na principu přenosu tepla z LED diod. To jim umožňuje být chladnější a efektivnější.

Závěrem lze říci, že LED chladič zabraňuje případnému poškození, které může být způsobeno přehřátím. Bez toho by LED nemohly dosáhnout svého plného potenciálu. Proto je pro jakékoli nastavení LED zásadní zajištění správného řízení tepla.

LEDYi vyrábí vysoce kvalitní LED pásky a LED neon flex. Všechny naše produkty procházejí špičkovými laboratořemi, aby byla zajištěna nejvyšší kvalita. Kromě toho nabízíme přizpůsobitelné možnosti na našich LED páscích a neonovém flexu. Takže pro prémiový LED pásek a LED neonový flex, kontaktujte LEDYi CO NEJDŘÍVE!