Расчет радиатора охлаждения воздуха

Тепловое сопротивление — транзистор

Тепловое сопротивление транзистора RT показывает, насколько увеличивается температура перехода на единицу мощности рассеяния на нем, и измеряется в С / ет.

Схема для разбраковки транзисторов по минимальной ширине базы.

Величины теплового сопротивления транзисторов, полученные расчетным путем, не согласуются с величинами, полученными экспериментально.

Так как тепловое сопротивление транзистора должно измеряться в состоянии теплового равновесия, мощность на транзистор необходимо подавать в течение достаточно длительного промежутка времени.

Здесь RT — тепловое сопротивление транзистора, определяющее передачу тепла от коллекторного перехода к корпусу и зависящее от теплопроводности материалов, из которых изготовлен транзистор, а также от его конструкции; RTO — тепловое сопротивление теплоотвода, определяющее передачу тепла от корпуса транзистора в окружающую среду и зависящее от конструкции и материала теплоотвода, качества теплового контакта корпуса транзистора с теплоотво-дом и коэффициента теплоотдачи поверхности радиатора Переход Корпус в окружающую среду; Ст и Сто — тепловые емкости транзистора и теплоотвода, определяющие инерционность про — Рк.

В начале измерения теплового сопротивления транзистора переключатель П устанавливается в положение, показанное на рисунке. Транзистор вставляется в соответствующие гнезда: усилитель ARi будет давать на выходе напряжение, равное прямому падению напряжения на диоде база — коллектор. Это напряжение заряжает конденсатор С и остается на нем в течение остального периода измерения. Затем П переключается в другое положение, и устанавливается соответствующая величина тока через транзистор. Изменение падения напряжения на переходе база — коллектор отсчитывается по измерителю М2, который может быть откалиб-рован в градусах.

Схема соединения сопротивлений.

В приложении 2 приведены данные измерения теплового сопротивления транзистора.

В табл. 5.1 приведены приближенные значения теплового сопротивления транзисторов различных типов.

Как указано выше, сопротивление теплового контакта составляет часть теплового сопротивления транзистора, поэтому рационально иметь тепловое сопротивление радиатора, соизмеримое с тепловым сопротивлением транзистора.

По вычисленной рассеиваемой мощности с учетом за данных максимальной температуры окружающей среды и теплового сопротивления транзисторов рассчитывается необходимая поверхность теплоотводящего радиатора. Методика такого расчета ничем не отличается от приведенной в гл.

Здесь Т — температура коллекторного перехода транзистора; Т0 — температура окружающей среды; RT — тепловое сопротивление транзистора, определяющее передачу тепла от коллекторного перехода к корпусу транзистора и зависящее от теплопроводности материалов, из которых изготовлен транзистор, и его конструкции; RTO — тепловое сопротивление теплоотвода, определяющее передачу тепла от корпуса транзистора в окружающую среду и зависящее от конструкции теплоотвода, теплопроводности материала, из которого он изготовлен, и качества теплового контакта корпуса транзистора с теплоотводом.

В предыдущих статьях нами был предложен метод упрощенных эквивалентов, который с хорошей точностью позволяет произвести расчет тепловых сопротивлений транзисторов. Были рассмотрены случаи, когда источник тепла находился на однородной изотропной пластине.

С) — максимальная температура окружающей среды; Rt ( KtK RtKc) ( С / вт) — тепловое сопротивление транзистора; Rtrt ( C / eT) — тепловое сопротивление переход — корпус; гкс ( С / бт) — тепловое сопротивление корпус — среда.

Как видно, поправка невелика, а поэтому ее нередко можно и не учитывать, так как действительное значение теплового сопротивления транзистора обычно ниже максимальной величины, указываемой в справочнике.

Сравнение по другим характеристикам

Об одной особенности работы батарей – инертности – уже упоминалось выше. Но чтобы сравнение радиаторов отопления выглядело объективным, кроме теплоотдачи следует учесть и другие важные параметры:

  • рабочее и максимальное давление теплоносителя;
  • количество вмещаемой воды;
  • масса.

Ограничение по рабочему давлению определяет, можно ли устанавливать отопительный прибор в многоэтажных зданиях, где высота подъема воды сетевыми насосами может достигать сотни метров. Параметр не играет роли для частных домов, где давление в системе невысокое, максимум 3 Бар.

Сравнение по вместительности радиаторов может дать представление об общем количестве воды в сети, которое придется нагревать. Ну а масса изделия важна при выборе места установки и способа крепления батареи.

В качестве примера ниже показана сравнительная таблица характеристик различных радиаторов отопления одинакового размера:

Расчет по площади

Это самый простой вариант определения более-менее точного количества необходимого для обогрева тепла. При расчете основной отправной точкой выступает площадь квартиры или дома, где осуществляется организация отопления.

Значение площади каждого помещения имеется в плане квартиры, а для вычисления конкретных значений по расходу тепла на помощь приходит СНиП:

  • Для средней климатической зоны норма для жилого помещения определена, как 70-100 Вт/1 м2.
  • Если температура в регионе опускается ниже -60 градусов, уровень обогрева каждого 1 м2 необходимо увеличить до 150-220 Вт.

Для расчета панельных радиаторов отопления по площади, кроме приведенных норм, можно использовать калькулятор. В учет обязательно берут мощность каждого обогревающего прибора. Значительные перерасходы лучше не допускать, т.к. по мере увеличения итоговой мощности увеличивается также количество батарей в системе. В случае с центральным отоплением подобные ситуации не являются критичными: там каждая семья оплачивает только фиксированную стоимость.

Совсем другое дело в автономных отопительных системах, где последствием любого перерасхода является рост оплаты за объем теплоносителя и работу контура. Тратить лишние финансы непрактично, т.к. за полный отопительный сезон может набежать приличная сумма. Определив с помощью калькулятора, сколько точно нужно тепла на каждую комнату, легко узнать, сколько приобретать секций.

Для простоты на каждом отопительном приборе указывается объем выделяемого им тепла. Эти параметры обычно содержаться в сопроводительной документации. Арифметика здесь простая: после определения количества тепла полученную цифру нужно разделить на мощность батареи. Полученный после этих несложных операций результат и является числом секций, необходимых для восполнения утечек тепла в зимнее время.

Для наглядности лучше разобрать простой пример: допустим, что нужно всего 1600 Ватт, при площади каждой секции в 170 Ватт. Дальнейшие действия: производится деление общего значения 1600 на 170. Выходит, что приобретать нужно 9,5 секций. Округление можно осуществить в любую сторону, на усмотрение владельца дома. Если в помещении есть дополнительные источники тепла (например, кухонная плита), то округлять нужно в сторону уменьшения.

В противоположную сторону рассчитывают, если в комнате имеются балконы или просторные окна. То же самое касается угловых помещений, или если стены плохо утеплены. Расчет очень простой: главное при этом не забывать про высоту потолков, т.к. она не всегда стандартная. Значение имеет также тип используемого для возведения здания строительного материала и вид оконных блоков. Поэтому данные расчета мощности стальных радиаторов отопления нужно воспринимать, как приблизительные. Калькулятор в этом отношении куда удобнее, т.к. в нем предусмотрены корректировки по стройматериалам и характеристикам помещений.

Тепловое сопротивление — радиатор

Тепловое сопротивление черненных радиаторов ( анодированный алюминий) примерно на 100 % меньше, чем неокрашенных.

Его называют сокращенно тепловым сопротивлением радиатора.

Тепловая схема замещения закрытого трансформатора.

Определив суммарный коэффициент теплоотдачи в междуреберном пространстве аак ал, находим тепловое сопротивление радиатора. Дальнейший расчет проводится в порядке, изложенном выше.

В выражениях ( 3 — 54) и ( 3 — 56) для расчета теплового сопротивления радиатора тепловое сопротивление теплопроводности самих ребер не учитывается, так как при низких коэффициентах теплоотдачи, имеющих место при естественном охлаждении, температурный напор по длине ребра изменяется незначительно. При принудительном охлаждении и сравнительно длинных ребрах величина теплового сопротивления теплопроводности ребер оказывается достаточно высокой, в результате чего возникает необходимость в ее учете.

Как указано выше, сопротивление теплового контакта составляет часть теплового сопротивления транзистора, поэтому рационально иметь тепловое сопротивление радиатора, соизмеримое с тепловым сопротивлением транзистора.

Зависимость коэффицизн-та гармоник транзисторного каскада мощного усиления от отношения сопротивления источника сигнала к входному сопротивлению транзистора для различных способов включения.

Найденное из выражения ( 6 — 19) значение Р подставляют в формулу ( 6 — 18) и рассчитывают допустимое тепловое сопротивление радиатора или теплоотвода. Если рассчитанное по формуле ( 6 — 18) значение Rr. I, то транзистор пригоден и можно конструировать радиатор для его охлаждения.

Расчет генератора можно вести графоаналитическим методом, как указывалось выше, находя искомый тепловой режим по пересечению кривых бх ( Гр) для генератора и Qp ( Tp) для радиатора, как показано на рис. 2.4. В то же время можно вести расчет методом последовательных приближений, вводя тепловое сопротивление радиатора Rp Ra RG в сумму сопротивлений генератора Лх на холодной стороне термобатарей.

Радиаторы. а — без ребер. 6 — пластинчатый. в — штырысоный.

Чтобы радиатор эффективно выполнял свои функции, он должен обладать следующими свойствами: 1) тепловое сопротивление в месте контактирования источника тепловой энергии ( например, корпуса транзистора) с радиатором должно быть минимальным; 2) поверхность радиатора, отдающая теплоту окружающему воздуху, должна быть максимально возможной; 3) тепловое сопротивление радиатора должно быть минимальным.

Максимально допустимые значения одноразового и периодически прикладываемого обратного напряжения относятся к нулевому или отрицательному напряжению на управляющем электроде. Наибольшее тепловое сопротивление радиатора, при котором справедливы эти значения обратного напряжения, составляет 11 С / вт.

Максимально допустимые значения одноразового и периодически прикладываемого обратного напряжения относятся к нулевому или отрицательному напряжению на управляющем электроде. Наименьшее тепловое сопротивление радиатора, для которого справедливы эти значения обратного напряжения, составляет 3 5 град / вт.

Сокращенно его называют тепловым сопротивлением радиатора.

Реостатный уси — Статические характеристики транзистора литель в схеме с общим в схеме с общим эмиттером.

Финальные расчеты

Разобравшись во всех коэффициентах, продемонстрируем, как формула работает на практике. Предположим, что батареи подбираются для комнаты с такими характеристиками: площадь – 17 кв.м.; окна – площадью 20% от общих размеров помещения, выходят на северную сторону и имеют двойное стекло; стены – две внешние с поверхностным утеплением; потолки – 2,8 м; подключение – диагональное с верхней подачей и нижней обраткой; средняя зимняя температура – до -10 градусов С; помещение сверху – теплая жилая комната. Имеем: Q = 17 × 100 × 1 × 1 × 1,1 × 1,2× 1 × 1× 1× 0,7× 0,8 = 1256 Вт или 125 кВт.

Совет. К рассчитанному параметру мощности рекомендуется добавить запас в 10-15%. Но не больше, чтобы зря не переплачивать за лишний теплоноситель.

Получив общее значение мощности, определим, сколько необходимо секций батарей для качественного обогрева комнаты – тут нужно ориентироваться на материал радиаторов:

  • чугунные батареи – теплоотдача одной секции составляет 145 Вт.
  • стальные – 160 Вт;
  • биметаллические – 185 Вт.

Как видите, расчет мощности батарей отопления по площади с поправкой на различные особенности как самих приборов, так и отапливаемых помещений – дело не из простых. Перед вами подробный алгоритм расчетов – только четко ему следуя, вы сможете без помощи специалистов определить мощность радиаторов для создания надежной отопительной системы в своем жилище.

Стандарты измерений

Тепловое сопротивление перехода к воздуху может сильно различаться в зависимости от условий окружающей среды. (Более сложный способ выразить тот же факт — сказать, что тепловое сопротивление перехода к окружающей среде не является независимым от граничных условий (BCI).) JEDEC имеет стандарт (номер JESD51-2) для измерения теплового сопротивления перехода к воздуху. сопротивление электронных блоков при естественной конвекции и другой стандарт (номер JESD51-6) для измерения при принудительной конвекции .

Стандарт JEDEC для измерения теплового сопротивления переход-плата (актуальный для технологии поверхностного монтажа ) был опубликован как JESD51-8.

Стандарт JEDEC для измерения термического сопротивления перехода между корпусом (JESD51-14) является относительно новым, он был опубликован в конце 2010 года; это касается только корпусов, имеющих единый тепловой поток и открытую охлаждающую поверхность.

Конструктивные особенности

Конструктивные радиаторы делятся на две группы:

  • игольчатые;
  • ребристые.

Первый тип, в основном, применяется для естественного охлаждения светодиодов, второй – для принудительного. При равных габаритных размерах пассивный игольчатый радиатор на 70 процентов эффективнее ребристого.

Радиаторы игольчатого типа для мощных и смд светодиодов

Но это не значит, что пластинчатые (ребристые) радиаторы годятся только для работы в паре с вентилятором. В зависимости от геометрических размеров, они могут применяться и для пассивного охлаждения.

LED-лампа с ребристым радиатором

Оба типа радиаторов в поперечном сечении могут быть квадратными, прямоугольными или круглыми.

Система охлаждения

Система охлаждения двигателя служит для охлаждения нагревающихся деталей и поддержания нормального температурного режима работы двигателя.

С помощью системы охлаждения для всего диапазона нагрузочных и скоростных режимов работы двигателя поддерживается его стабильное тепловое состояние, при котором достигаются оптимальные экономические и энергетические показатели работы двигателя.

Нарушение правильного отвода тепла вызывает ухудшение смазки трущихся поверхностей, выгорания масла и перегрев деталей двигателя. Последнее приводит к резкому падению прочности материала деталей и даже их обгоранию (например, выпускных клапанов). При сильном перегреве двигателя нормальные зазоры между его деталями нарушаются, что, обычно, приводит к повышенному износу, заеданию и даже поломке.

Перегрев двигателя вреден еще и потому, что приводит к уменьшению коэффициента наполнения, детонации и самовоспламенению рабочей смеси.

Чрезмерное охлаждение двигателя также нежелательно, т.к. оно влечет за собой конденсацию частиц топлива на стенке камеры сгорания, ухудшению смесеобразования, воспламеняемости рабочей смеси, уменьшению скорости ее сгорания, и, как следствие, уменьшению мощности и экономичности двигателя.

В автотракторных двигателях применяют две системы охлаждения: жидкостную и воздушную.

С помощью системы охлаждения для всего рабочего диапазона нагрузочных и скоростных режимов двигателя поддерживают его стабильное тепловое состояние и обеспечивают необходимую температуру, при которой достигаются оптимальные экономические и энергетические показатели.

Подавляющее большинство автотракторных двигателей имеют жидкостное охлаждение. Это обусловлено большей интенсивностью охлаждения деталей жидкостью, чем воздухом, и гибкостью управления работой такой системы. Воздушное охлаждение получило распространение в дизелях, у которых рабочий процесс улучшается при более высоких температурах поверхности камеры сгорания. В бензиновых двигателях воздушное охлаждение применяют в моделях относительно малой мощности.

В условиях эксплуатации нагрузка и частота вращения двигателя меняется в широких пределах. Поэтому в системах охлаждения предусматривают специальные устройства, автоматически поддерживающие на необходимом уровне температуру охлаждающей жидкости или стенок головки цилиндра (при воздушном охлаждении).

Чтобы эффективно управлять тепловым состоянием двигателя применяют термостаты (рис.5), уменьшающие (перераспределяющие) циркуляцию жидкости в системе, а также устройства в приводе вентилятора, изменяющие его подачу.

Жидкостная система охлаждения.

В большинстве случаев на современных автотракторных двигателях применяют систему закрытого типа с принудительной циркуляцией жидкости, поступающей в радиатор. Сообщение внутренней полости системы с атмосферой осуществляется через специальные клапаны, установленные в верхней части радиатора (рис.1). При чрезмерном повышении давления в системе паровой клапан открывается и выпускает образовавшиеся пары. При остывании двигателя после остановки объем жидкости понижается, и в системе возникает разрежение. В этом случае открывается воздушный клапан 1, соединяющий систему с атмосферой. Блок паро-воздушных клапанов отрегулирован следующим образом: паровой клапан 2 должен открываться при избыточном давлении не ниже 0,05 МПа, а воздушный клапан – при разрежении не выше 0,08 МПа.

Рис.1. Паро-воздушный клапан:

1 – воздушный клапан; 2 – паровой клапан; 3 – пароотводная трубка.

В качестве охлаждающей жидкости используют пресную воду. Существенными недостатками воды являются высокая температура замерзания, и способность растворять соли, которые при нагревании жидкости в системе охлаждения образуют накипи.

В последнее время получили распространение все сезонные низкозамерзающие жидкости (антифризы) на основе этиленгликоля или спиртоглицериновых смесей. Эти жидкости имеют большой коэффициент объемного расширения, поэтому системы охлаждения оборудуются расширительным бачком.

Большая вязкость и меньшая удельная теплоемкость антифризов (таблица 1) обуславливают некоторое снижение эффективности теплоотдачи на теплообменных поверхностях системы охлаждения и возрастание температуры деталей двигателя. При одном и том же уровне температур теплоотдача в радиаторе с антифризом на 8…12% ниже, чем с водой.

Физические свойства охлаждающих жидкостей.

Важность правильного расчета

От правильного расчета секций биметаллических батарей отопления зависит, насколько комфортно будет в помещении зимой. Это количество оказывает влияние на следующие факторы:

  1. Температура. Если секций будет недостаточно, то зимой в помещении будет холодно. Если же их будет слишком много, то там будет слишком жаркий и сухой воздух.
  2. Расходы. Чем больше секций будет куплено, тем дороже обойдется замена батарей.

Рассчитать количество секций биметаллических батарей достаточно сложно. При расчете учитывают:

  • вентиляторы, которые отводят часть тепла из помещения;
  • наружных стен — в угловых комнатах холоднее;
  • установлены ли теплопакеты;
  • имеется ли теплоизоляция стен;
  • каковы минимальные зимние температуры в регионе проживания;
  • используется ли при отоплении пар, который увеличивает теплоотдачу;
  • жилая ли это комната, коридор или склад;
  • каково соотношение площади стен и окон.

В этом видео вы узнаете как рассчитать фактическое количество тепла

По площади комнаты

Это упрощенный вид расчета биметаллических радиаторов отопления на квадратный метр. Он дает достаточно корректный результат только для комнат высотой не более 3 м. Согласно сантехническим нормам, для отопления одного квадратного метра помещения, находящегося в средней полосе России, требуется теплоотдача 100 Вт. С учетом этого расчет производят так:

  • определяют площадь помещения;
  • умножают на 100 Вт — это необходимая мощность отопления помещения;
  • произведение делят на теплоотдачу одной секции (ее можно узнать по паспорту радиатора);
  • полученную величину округляют в большую сторону — это и будет искомое количество радиаторов (для кухни число округляют в меньшую сторону).

Рассчитывать количество секции можно по площади помещения

Этот способ не может считаться полностью достоверным. Расчет имеет много минусов:

  • он подходит только для помещений с невысокими потолками;
  • может использоваться лишь в средней полосе России;
  • не учитывает количество окон в комнате, материал изготовления стен, степень утепления и многие другие факторы.

По объему помещения

Этот способ дает более точный расчет, так как в нем учитываются все три параметра комнаты. Он основан на санитарно-технической норме отопления для одного кубического метра помещения, равной 41 Вт. Чтобы посчитать количество секций биметаллического радиатора, производят следующие действия:

  1. Определяют объем помещения в кубических метрах, для чего его площадь умножают на высоту.
  2. Объем умножают на 41 Вт и получают мощность отопления комнаты.
  3. Полученную величину делят на мощность одной секции, которую узнают из паспорта. Число округляют — это и будет необходимое количество секций.

Использование коэффициентов

Их применение позволяет учитывать многие факторы. Коэффициенты используют следующим образом:

  1. Если в комнате есть дополнительное окно, к мощности отопления помещения прибавляют 100 Вт.
  2. Для холодных регионов существует добавочный коэффициент, на который умножают мощность отопления. Например, для районов Крайнего Севера он составляет 1,6.
  3. Если в помещении имеются эркеры или большие окна, то мощность отопления умножается на 1,1, для угловой комнаты — на 1,3.
  4. Для частных домов мощность умножают на 1,5.

Поправочные коэффициенты помогают более точно рассчитать количество секций батареи. Если выбранный биметаллический радиатор состоит из определенного количества секций, то нужно брать ту модель, в котором оно превышает расчетную величину.

https://youtube.com/watch?v=nSewFwPhHhM

Устройство современного радиатора

Радиатор охлаждения ДВС, как правило, имеет два бачка (нижний и верхний), сердцевину, в которой охлаждается жидкость (антифриз или тосол), и несколько дополнительных деталей для крепления. Жидкость от охлаждающей рубашки двигателя поступает в радиатор, где ее температура понижается до требуемого значения, затем антифриз снова передается двигателю. Для изготовления сердцевины и бачков используются легкие металлы: или алюминий, или латунь. Благодаря их высокой теплопроводности они обеспечивают эффективное и быстрое охлаждение антифриза.

Сердцевина радиатора состоит из горизонтально расположенных металлических пластин, соединенных с полыми трубками, идущими вертикально вниз от верхнего бачка к нижнему бачку. Таким образом, при движении через сердцевину жидкость разбивается на несколько потоков, и происходит увеличение площади ее соприкосновения с воздухом атмосферы, ведущее к повышению интенсивности охлаждения.

Патрубки радиатора позволяют соединять бачки с рубашкой охлаждения двигателя. Нижний бачок имеет, как правило, сливной краник, через который можно слить жидкость. Подобным краником снабжена и рубашка двигателя. Антифриз заливается внутрь системы охлаждения через горловину верхнего бачка.

Функционирование систем охлаждения современных автомобилей происходит с учетом значения температуры:

  • двигателя;
  • охлаждающей жидкости;
  • окружающей среды;
  • масла и т. д.

Действие системы охлаждения можно объяснить следующим образом. Нагретая двигателем жидкость направляется насосом через патрубки в радиатор, в котором обеспечивается понижение ее температуры. После чего охлажденная жидкость (антифриз) снова подается в рубашку двигателя, и далее цикл повторяется.

Сердцевины радиаторов автомашин могут быть:

  • трубчато-пластинчатыми;
  • трубчато-ленточными.

В первом случае охлаждающие трубки могут иметь расположение:

  • шахматное;
  • под углом;
  • в ряд.

Ребра у радиаторов, относящихся к типу трубчато-пластинчатых, бывают либо плоскими, либо волнистыми, и могут иметь разный размер. Кроме того, для усиления теплопередачи на них иногда делают специальные турбулизаторы (просечки, отогнутые и образующие узкие проходы для воздуха).

У радиаторов, называемых, трубчато-ленточными, охлаждающие трубки всегда расположены в ряд, а для изготовления ленты их решеток используется медный лист толщиною от 0,05 миллиметра до 0,1 миллиметра. Чтобы усилить теплоотдачу с помощью завихрений, на ленте выполняют фигурные отверстия методом штамповки или создают отогнутые просечки.

Сегодня наибольшее распространение получили радиаторы охлаждения автомобиля, изготовленные на основе алюминиевых сплавов. Такие устройства дешевле и легче латунных аналогов, но уступают последним по надежности и сроку службы. Еще одним достоинством радиаторов из латуни является то, что они проще ремонтируются: их можно паять. В то время как радиатор системы охлаждения, известный как алюминиевый, более сложен в ремонте, так как его детали и конструктивные элементы соединяют между собой с использованием завальцовки и герметизирующих материалов.

Материалы изготовления радиаторов

В настоящее время охлаждение мощных светодиодов производят преимущественно на радиаторах из алюминия. Такой выбор обусловлен лёгкостью, низкой стоимостью, податливостью в обработке и хорошими теплопроводящими свойствами этого металла. Монтаж медного радиатора для светодиода оправдан в светильнике, где первостепенное значение имеют размеры, так как медь в два раза лучше рассеивает тепло, чем алюминий. Свойства материалов, которые наиболее часто используются для охлаждения мощных светодиодов, рассмотрим более детально.

Алюминиевые

Коэффициент теплопроводности алюминия находится в пределах 202–236 Вт/м*К и зависит от чистоты сплава. По этому показателю он в 2,5 раза превосходит железо и латунь. Кроме этого, алюминий поддаётся разным видам механической обработки. Для увеличения теплоотводящих свойств алюминиевый радиатор анодируют (покрывают в чёрный цвет).

Медные

Теплопроводность меди составляет 401 Вт/м*К, уступая среди других металлов лишь серебру. Тем не менее медные радиаторы встречаются намного реже алюминиевых, что обусловлено наличием ряда недостатков:

  • высокая стоимость меди;
  • сложная механическая обработка;
  • большая масса.

Применение медной охлаждающей конструкции ведёт к увеличению себестоимости светильника, что недопустимо в условиях жёсткой конкуренции.

Керамические

Новым решением в создании высокоэффективных теплоотводов стала алюмонитридная керамика, теплопроводность которой составляет 170–230 Вт/м*К. Этот материал отличается низкой шероховатостью и высокими диэлектрическими свойствами.

С применением термопластика

Несмотря на то что свойства теплопроводных пластмасс (3–40 Вт/м*К) хуже, чем у алюминия, их главными преимуществами являются низкая себестоимость и лёгкость. Многие производители светодиодных ламп используют термопластик для изготовления корпуса. Однако термопластик проигрывает конкуренцию металлическим радиаторам в проектировании светодиодных светильников мощностью более 10 Вт.

Радиаторы и охлаждение

Так уж получилось в электронике, что самым страдающим от тепла объектом нашей окружающей среды является воздух. Именно воздуху нагревающиеся детали передают тепло, а от воздуха требуется принять тепло и куда-нибудь подевать. Потерять, к примеру, или рассеять по себе. Процесс отдачи тепла мы с вами назовем охлаждением.

Рассмотрим устройство транзистора.

На медном основании (фланце) 1 на подложке 2 закреплен кристалл 3. Он подключается к выводам 4. Вся конструкция залита пластмассовым компаундом 5. У фланца есть отверстие 6 для установки на радиатор.

Что же такое радиатор? Я твержу уже третий абзац про него, а толком так ничего и не рассказал! Ладно, смотрим:

Посмотрим на полную схему охлаждения транзистора.

Намного легче живется на радиаторе транзисторам и микросхемам без прокладок. Если их нет, а фланцы чистенькие и гладкие, и радиатор сверкает блеском, да еще и положена теплопроводящая паста, то параметр Rкр настолько мал, что его просто не учитывают.

Разобрались? Поехали дальше!

Пример:радиатор из примера выше для конвекционного охлаждения. Размеры основания: 70х80мм Размер ребра: 30х80мм Кол-во ребер: 8 Площадь основания: 2х7х8=112кв.см Площадь ребра: 2х3х8=48кв.см. Общая площадь: 112+8х48=496кв.см.

В приложении есть небольшая программа, в которой можно посчитать примерную площадь радиатора для какой-нибудь микросхемы или транзистора. С помощью него давайте рассчитаем радиатор для какого-нибудь блока питания.

Схема блока питания.

Блок питания выдает на выходе 12Вольт при токе 1А. Такой же ток протекает через транзистор. На входе транзистора 18Вольт, на выходе 12Вольт, значит, на нем падает напряжение 18-12=6Вольт. С кристалла транзистора рассеивается мощность 6В*1А=6Вт. Максимальная температура кристалла у 2SC2335 150градусов. Давайте не будем эксплуатировать его на предельных режимах, выберем температуру поменьше, для примера, 120градусов. Тепловое сопротивление переход-корпус Rпк у этого транзистора 1,5градуса Цельсия на ватт.

Поскольку фланец транзистора соединен с коллектором, давайте обеспечим электрическую изоляцию радиатора. Для этого между транзистором и радиатором положим изолирующую прокладку из теплопроводящей резины. Тепловое сопротивление прокладки 2градуса Цельсия на ватт.

Для хорошего теплового контакта капнем немного силиконового масла ПМС-200. Это густое масло с максимальной температурой +180градусов, оно заполнит воздушные промежутки, которые обязательно образуются из-за неровности фланца и радиатора и улучшит передачу тепла. Многие используют пасту КПТ-8, но и многие считают её не самым лучшим проводником тепла. Радиатор выведем на заднюю стенку блока питания, где он будет охлаждаться комнатным воздухом +25градусов.

А вообще, дорогие мои, запас карман не тянет, все согласны? Давайте думать о запасе, чтобы он был и в площади радиатора, и в предельных температурах транзисторов. Ведь ремонтировать аппараты и менять пережаренные транзисторы придется не кому-нибудь, а вам самим! Помните об этом!

Конструктивные особенности

Конструктивные радиаторы делятся на две группы:

  • игольчатые;
  • ребристые.

Первый тип, в основном, применяется для естественного охлаждения светодиодов, второй – для принудительного. При равных габаритных размерах пассивный игольчатый радиатор на 70 процентов эффективнее ребристого.

Радиаторы игольчатого типа для мощных и смд светодиодов

Но это не значит, что пластинчатые (ребристые) радиаторы годятся только для работы в паре с вентилятором. В зависимости от геометрических размеров, они могут применяться и для пассивного охлаждения.

LED-лампа с ребристым радиатором

Оба типа радиаторов в поперечном сечении могут быть квадратными, прямоугольными или круглыми.