На что приклеить мощный светодиод
Как своими руками сделать теплопроводящий клей для светодиодов и радиаторов, чем его заменить?
Каким образом монтируются радиотехнические и электронные элементы в микропроцессорах, на радиаторах, если эти детали постоянно подвергаются нагреванию? Стандартный клей для таких целей не подойдет, он испортит деталь и не обеспечит необходимый отвод тепла.
В подобных ситуациях для склеивания используют термопроводящие средства, которые обладают более высокой термопроводностью, чем воздух между склеиваемыми поверхностями. Их покупают в магазине, но можно сделать и своими руками в домашних условиях.
Что такое теплопроводящий клей и для чего он нужен?
Для склеивания нагревающихся деталей используют теплопроводный клей. Он не меняет своих качеств при нагревании, не выделяет токсичных паров, именно поэтому им можно соединять детали, которые подвергаются регулярному нагреву.
Еще одна функция теплопроводного клея – теплоотведение. В его составе содержатся частицы, которые обладают более высокой теплопроводностью, чем воздух. Вещество заполняет пространство между двумя поверхностями и обеспечивает отвод тепла. Обычно эту функцию выполняет термопаста, но когда необходим именно крепеж двух элементов, ее заменяют на термоклей.
Термопроводящий клей продается в небольших тубах или тюбиках в жидком виде. Перед использованием колпачок откручивают и протыкают в защитной мембране отверстие. После тюбик следует закрыть, чтобы вещество не высохло. Некоторые марки, например, «АлСил», продаются в шприцах, что делает нанесение еще удобнее – достаточно выдавить небольшое количество массы на поверхность.
Термоклеем приклеивают на радиаторах светодиоды, процессоры, силовые транзисторы, микросхемы в импульсных блоках питания, в блоках телевизоров с кинескопом. Сферы применения:
Что понадобится для изготовления термопроводного клея своими руками?
Термоклей продается в магазинах электроники и радиотехники. Он стоит недорого: тюбик можно приобрести за 200–500 рублей в зависимости от марки вещества. Однако что делать, если магазина подобной специализации нет поблизости или в ассортименте не оказалось термопроводного клея, а нужно срочно отремонтировать электронику? Конечно, всегда можно заказать необходимый материал в интернет-магазине, но некоторые мастера предпочтут сделать его своими руками.
Существует несколько способов приготовления такого клея. В зависимости от выбранного варианта потребуются следующие ингредиенты:
Как самостоятельно сделать теплопроводный клей?
Инструкция по изготовлению термопроводного клея на основе оксида свинца и глицерина:
Второй рецепт предполагает использование теплопроводной пасты, ацетона и эпоксидного клея. Термопаста так же, как и клей, обладает повышенной теплопроводностью. Она заменяет воздух между двумя нагревающимися поверхностями.
Пошаговая инструкция по изготовлению термоклея на основе термопасты:
Как использовать самодельный состав?
Инструкция по применению теплопроводящего клея не сложнее, чем для других клеящих веществ. Этапы склеивания:
Теплопроводящий клей для склеивания светодиодов на радиаторах можно заменить на термопроводящий скотч. Он выполнен из полиамида, а клейкая часть сделана на основе силиконового адгезива. Материал выдерживает нагревание до 260°.
Как и чем крепить 3Вт светодиоды к радиатору. Мой опыт.
| 12:51 13.02.2019 | 130241 | url | |||||||
3 Вт светодиоды продаются в двух видах: 1. Отдельными смд компонентами 2. И на 20мм подложках (именно этот вариант нас и интересует) | ||||||||||
| 13:02 13.02.2019 | 130242 | url | |||||||
| 13:08 13.02.2019 | 130243 | url | |||||||
)
Собственно по теме, чем крепить!
Распространены два способа:
2. Шурупами через термопасту.
Второй способ при использовании пасты кпт-8 первое время дает отличные результаты, но спустя полгода, паста рассыхается и значительно теряет свои теплопроводные характеристики, что в свою очередь приводит к повышенному шансу перегрева светодиода.
Но как я не старался, при монтаже немного пачкаю подводы этой пастой. И в итоге появляются токи утечки, которые выбивают мой УЗО.
| Mihai |
| Он греется |
| Mihai / Михаил | ||
 | ||
| Новороссийск | ||
| Сообщений: 13573 | ||
|
В итоге пришел к самому простому и лучшему способу!
клеить светодиоды на суперклей! (Супер момент или секундный клей, главное не клей-гель)
Да кажется это бредовой идеей! Но!
2. Надежно держит светодиоды.
3. Не портится со временем.
При приклеивании необходимо:
— срезать выступающие заусенцы с подложки светодиода
— при приклеивании хорошо прижать светодиод.
Собственно мой опыт показал, что этот способ не имеет себе равных!
| Mihai / Михаил | ||
| ||
| Новороссийск | ||
| Сообщений: 13573 | ||
|
У меня все открыто.
| ARTy / Артем | |
 | |
| Краснодар | |
| Сообщений: 31 | |
|
теплопроводный клей Кетлер. Почти три года, полет нормальный. Решил недавно сменить несколько светиков на другую температуру, с помощью ломика, лезвия и такой-то матери еле оторвал. Ни один светик пока не сдох.
| Mihai / Михаил | ||
| ||
| Новороссийск | ||
| Сообщений: 13573 | ||
|
| ARTy |
| суперклей. в лучшем случае 2-3 месяца и начинают отслаиваться. |
За два года использования ниодин не отслоился.
| ARTy |
| Решил недавно сменить несколько светиков на другую температуру, с помощью ломика, лезвия и такой-то матери еле оторвал. Ни один светик пока не сдох. |
У меня наоборот дохли именно на термоклее и пасте.
| Модератор | ||
 | ||
| Aqua-Set.RU | ||
| Сообщений: 384 | ||
|
Обсуждение реальной мощности 3Вт светодиодов перенес в соответствующую тему:
| pilot | ||
 | ||
| Крым | ||
| Сообщений: 204 | ||
|
Клеил вот на такой автомобильный уже три года и все работает отлично.
Сам герметик белого цвета,есть красный серый их не пробовал.
| Mihai / Михаил | ||
| ||
| Новороссийск | ||
| Сообщений: 13573 | ||
|
Так это же не термоклей.
| pilot | ||
| ||
| Крым | ||
| Сообщений: 204 | ||
|
Тонким слоем и в перед.
Не одного диода не сгорело и не отвалилось.
Написал свой опыт и он меня устраивает.
Как и чем крепить 3Вт светодиоды к радиатору. Мой опыт.
Хотите вечных светодиодов? Расчехляйте паяльники и напильники. Или домашнее освещение самодельщика
Когда-то давным давно, когда я еще учился в школе, а на дворе был конец перестройки, мой дядя (заронивший в меня интерес к электронике) припер домой сумку вынесенного через проходную завода добра. Собственно, такие сумки он приносил домой вполне регулярно, пополняя запасы, хранившиеся в диване. Диван этот, как вы догадываетесь, манил, и иногда в отсутствии дяди я в него заглядывал с восторгом. Но кое-что из этой сумки в диван не попало, а попало в мои руки. Дядя мне вручил пачку — штук десять — макетных плат, и новенькую нераспечатанную коробку дефицитных, да и не дешевых в то время светодиодов. Причем светодиоды были не простые: вместо привычной маркировки АЛ-что-то там на коробке стоял код из четырех цифр, как я понял — они были экспериментальные. И они были яркие. По сравнению с привычными АЛ307 или АЛ310 — просто ослепительные. И их к тому же было много — штук 50.
Идея «куда это богатство применить» возникла моментально: светодиоды были распаяны на одной из макетниц — сколько влезло (влезли не все), и из них вышел великолепный красный фонарь для печати фотографий, который абсолютно не засвечивал фотобумагу даже в упор. Правда, тут же я узнал о том, что «светодиоды не греются» — это вранье, так что ток пришлось снизить вдвое, с 10 мА на светодиод до 5. А еще через полгода успешной эксплуатации узнал и о том, что «светодиоды не перегорают» — это тоже неправда: первый светодиод в сборке погас, оказался пробит. А со временем и весь фонарь пришел в негодность.
И вот сейчас я снова слышу из каждого утюга про «вечные» светодиодные лампочки, а дома за неполный год перехода на светодиодные лампы перегорела уже третья по счету.
Почему светодиодные лампочки не вечны?
Да потому что ничего нет вечного. Светодиод, к тому же — штука тонкая. Буквально. В его структуре имеются слои толщиной в считанные нанометры, образующие квантовые ямы. Диффузия и электромиграция к таким слоям безжалостны — они размывают их, создают дефекты, постепенно снижая световыход и увеличивая вероятность катастрофы в масштабах крохотного кристалла, в котором, к слову, выделяется световая и тепловая энергия, удельное значение которой в расчете на кубический сантиметр p-n перехода можно сравнить разве что с ядерным взрывом (немного утрировано, но сами прикиньте плотность энерговыделения). Чем светодиод горячее, тем все эти негативные процессы будут идти быстрее. А он, как мы уже в курсе, греется. Греется даже тогда, когда через него идет ток в 10 миллиампер. А тем более — когда это мощный прибор, ток через который как минимум 100 мА, а бывает — и ампер, и даже три ампера. И в тепло, не смотря на всю энергетическую эффективность светодиодов, переходит значительная доля от подведенной к светодиоду электроэнергии. От двух третей до трех четвертей.
А куда охлаждаться светодиодам в светодиодной лампочке? А некуда, по большому счету. Светодиод сам по себе спроектирован, чтобы его можно было охлаждать. Кристалл припаян к массивному основанию из меди или высокотеплопроводной керамики, у этого основания есть специальная площадка для пайки к внешнему теплоотводу, в роли которой — плата с алюминиевой или медной подложкой. А подложка эта, по идее, должна быть через термопасту прикручена к хорошему радиатору с большой площадью. А прикручена она в лучшем случае к металлическому корпусу светодиодной лампы, площадь которого совершенно недостаточна для рассеивания более чем нескольких ватт тепла, да еще и в закрытом плафоне. В худшем — корпус вообще пластмассовый, и в этот корпус еще попадает тепло от драйвера и от не вышедшего наружу и потерявшегося в недрах лампочки света. Вот и жарятся светодиоды при температуре, превышающей 100, а то и 130°С. И, кстати, не только светодиоды, но и драйвер, который тоже нередко выходит из строя.
Что делать-то?
Одно из трех. Либо мы, оставив на месте старую люстру, ставим в нее лампочки меньшей мощности. Они меньше будут греться и у них больше шансов прожить долго. Разумеется, в комнате станет темно: мы вернемся во времена, когда в люстре из экономии и пожаробезопасности стояли лампочки по 25 ватт, от которых ушли, поставив на их место пятнадцативаттные энергосберегайки, сделавшие из темной берлоги светлое помещение, в котором приятно находиться.
Либо мы покупаем новую люстру, в которую можно вкрутить больше лампочек. Так мы останемся со светлой комнатой и получим (возможно) более долгую жизнь лампочек. Только на люстру, как и на лампочки, придется потратиться.
И, наконец, третий вариант: мы забываем само понятие «светодиодная лампа», как страшный сон и ставим на место люстры специально спроектированный светодиодный светильник. Продуманный и в плане хорошего использования светового потока (у светодиодных ламп типа «висит груша — нельзя скушать» с этим в приборах, рассчитанных на лампы накаливания, не всегда хорошо — они плоховато светят вбок и назад), и в плане качественного охлаждения.
Рынок
На рынке есть такие светильники. Но по большей части они во-первых, дорогие, а во вторых — страшные. Этакие промышленные штуковины, которые уместны в гараже, цеху, в торговом зале гипермаркета, в офисе, наконец — но не в квартире. Нет, есть и красивые, и дизайнерские очень эффектно выглядящие светильники. Но — во-первых, опять же, цена, а во-вторых, в жертву дизайну принесено охлаждение.
Так, классическая китайская светодиодная люстра-блин — это пятьдесят ватт светодиодов, сидящих на алюминиевой плате в виде кольца диаметром 45 см и шириной сантиметров 8. И — все. Никакого тебе корпуса с оребрением, ничего. И опять-таки, плата в почти наглухо закрытом корпусе. Ну хоть драйвер чуть наружу вынесен. Вердикт: жить будет, как светодиодная лампочка. Только когда сдохнет, менять придется не лампочку за 150 рублей, а люстру за пять-десять тысяч.
В общем, выход, кажется, один: умелые руки.
Самодельный светильник: проектирование
Сразу скажу: светильник будет не на светодиодной ленте и без блютуса.
Для начала, оценим, сколько нам нужно света. Тут дело вкуса, но я люблю, когда в жилище светло. Всякий интимный полумрак я люблю в особых случаях, в романтичной обстановке, но в обычной жизни он навевает тоску. Считать можно по-всякому, но я воспользуюсь тем фактом, что с люстрой с пятью энергосберегайками по 15 ватт, дававшими каждая по 950 лм, в комнате было хорошо. То есть 5 килолюмен нам будет достаточно. Теперь идем на сайт Cree, находим там Datasheet на модули CXA2530. Почему именно на них? Да потому что у меня есть несколько штук таких модулей, и с ними удобно работать: к ним просто припаиваются провода, а сами модули сажаются прямо на радиатор с помощью прилагающегося фланца. А еще их несложно купить — известный китайский интернет-магазин в помощь. У имеющихся у меня модулей бин светового потока Т4, это соответствует номинальному световому потоку 3440-3680 лм. Сразу 20% от этой цифры отнимаем — они потеряются на рассеивателе. Получаем световой поток 2750-2950 лм, а учитывая, что получается этот поток при мощности около 30 Вт, получаем потребную для освещения мощность (подведенную к светодиодам) около 50 Вт. Поскольку комната у нас длинная, мы уберем люстру из центра и сделаем два одинаковых светильника по 25 ватт.
Приняв КПД светодиодов за 25% (достаточно консервативная оценка — скорее всего, лучше, но уж точно не хуже), выясняем, что в каждом светильнике выделяется 18,75 Вт тепла. И наша задача — выбрать под это тепловыделение радиатор. Вот как мы это сделаем.
Будем исходить из максимальной температуры кристалла 
= 85°C и температуры окружающей среды 
= 35°C. То есть 
= 50°C. Перепад температуры пропорционален рассеиваемой мощности, а коэффициент пропорциональности называется тепловым сопротивлением: 
, и измеряется оно в кельвинах (или градусах цельсия) на ватт. В нашем случае тепловое сопротивление кристалл-окружающая среда должно быть равно 2 °С/Вт.
Из чего же состоит тепловое сопротивление? Первый его компонент — это тепловое сопротивление, присущее самому корпусу светодиода. Фирма Cree не дает эту величину в даташите напрямую, предлагая воспользоваться странным графиком, но в ранних публикациях в журналах о выпуске новых светодиодных матриц указывалось значение 0,8 °С/Вт.
Второй компонент общей величины теплового сопротивления — это сопротивление, создаваемое слоем термопасты между корпусом и радиатором. В качестве термопасты мы возьмем старый-добрый Алсил-3, с теплопроводностью 
= 1,7-2 Вт/м*К. При слое пасты толщиной 50 мкм и площади теплорассеивающей поверхности 2,8 
(площадь круга диаметром 19 мм под излучающей поверхностью матрицы) получаем 
= 0,105 °С/Вт.
Итак, на радиатор у нас остается 1,1 °С/Вт. Исходя из этой цифры, выбираем радиатор, накинув процентов 30 «на вранье», на растекание тепла от маленькой матрицы и на то, что радиатор будет неоптимально ориентирован в пространстве. Например, нам подойдет профиль АВМ-076 размером сечения 176х40 мм с тепловым сопротивлением куска длиной 100 мм 0,5 °С/Вт. Нам хватит куска этого профиля длиной 80-100 мм. 100 мм — это стандартные куски, имеющиеся в продаже, 80 нужно заказывать у производителя (Виртуальная механика, virtumech.ru), такой вариант выглядит несколько более эстетичным за счет меньшей ширины.
Осталось выбрать драйвер. Критерии для его выбора — это ток и рабочие пределы выходного напряжения. Мощность 25 Вт получается при токе около 0,7 А, напряжение на матрице при этом составит около 35-36 В.
Конструкция
Перебрав несколько вариантов конструкции светильника, я остановился на рассеивателе из матового полупрозрачного пластика, имеющем вид полуцилиндра. Форма эта получается простейшим способом — за счет крепления изогнутой пластины к боковым сторонам радиатора. Способ крепления достаточно произволен — на винтах с прижимными пластинами, на клею — я воспользовался красным двусторонним скотчем «Момент». В качестве рассеивателя я применил рассеивающую пленку из подсветки разбитого ЖК монитора — она имеет очень хорошее светопропускание. Можно также заматировать абразивом пленку для печати на лазерном принтере или любую другую плотную пластиковую пленку.
Матрица с предварительно припаянными проводами устанавливается с помощью комплектного фланца в центре радиатора с помощью двух винтов М3 (гайки использовать неудобно, так что придется поработать метчиком). Перед приклеиванием рассеивателя свободную от матрицы плоскую поверхность радиатора рекомендуется оклеить алюминиевым скотчем или окрасить белой краской — это снизит потери света.
По поводу термопасты — хотелось бы заметить, что использование темной термопасты не рекомендуется: она процентов на 10 снизит световой поток. Я это хорошо заметил на двух экземплярах, один из которых я сделал с Алсилом-3, а на второй алсила не хватило и я воспользовался пастой из комплекта кулера фирмы Scythe, имевшей темно-серый цвет. Разница при измерении люксметром очевидна. Также нет смысла использовать более дорогие, чем алсил, термопасты с большей теплопроводностью: и на алсиле падает в худшем случае пара-тройка градусов, погоды они не сделают.
После сборки первого светильника (в котором я использовал радиатор от процессора Pentium II и который поселился в кухне, у него чуть меньшая мощность в районе 15 Вт), я принял решение ставить в светильники для комнаты не одну матрицу, а две — это «размазало» пятно света на рассеивателе и сделало свет более комфортным. Более разумно было бы в таком случае ставить менее мощные модули, скажем, CXA1820. Модули соединил параллельно, нежелательных последствий в виде неравномерного распределения тока между ними это не вызвало — обе матрицы светятся на глаз одинаково. Но длину подводящих проводов я на всякий случай выровнял.
Крепление к потолку у меня — с помощью коромысла из жесткой стальной проволоки диаметром 2 мм, концы которого продеты в отверстия в крайних ребрах радиатора и загнуты. За центр коромысла зацеплен крючок, прикрепленный к потолку — такой длины, чтобы между натяжным потолком и радиатором оказалось расстояние в пару сантиметров. Драйвер спрятан за натяжным потолком. Если бы светильники делались до потолка, можно было бы в него запрятать и радиаторы.
Поверхность радиатора можно покрасить в черный цвет перманентным маркером или тонким слоем из баллончика (толстым не надо — теплоизоляция). А можно и не красить, глаза он особо не мозолит.
Результаты
Светло. Под лампами на высоте столешницы — 450 лк, в середине комнаты 380 лк. Свет комфортный, цветопередача — вполне (правда, на кухне оказалось, что сырое мясо под этим светом выглядит, как-будто его слегка подкрасили черничным соком). Радиаторы после многочасовой работы теплые, но не горячие. Мерцание равно нулю (заслуга качественных драйверов).
И по ценам: матрицы обошлись в 550 рублей каждая (курс с тех пор, конечно, поменялся), радиаторы — по 600 рублей, драйвера — по 250 рублей, пленка досталась бесплатно. Итого — 2200+1200+500 = 3900 рублей. Плюс два-три часа работы.