X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Последние достижения в светотехнике позволяют сделать вывод о значительном преимуществе светодиодов по сравнению с другими источниками света. Перспективы светодиодных осветительных приборов обусловлены следующими параметрами: при незначительных размерах имеют высокую освещенность, низкое потребление энергии, возможность использования в помещениях с повышенной влажностью, вариация любых спектров излучения и довольно долгий срок службы. По данным производителей срок службы светодиодов достигает 100 000 часов при непрерывной работе. Стремительное развитие технологий в области светодиодных источников света привело к значительному увеличению мощности источников излучения. На сегодняшний день известны сверхмощные светодиоды от 20Вт на кристалл, при этом необходимо отметить, что они имеют миниатюрные размеры. Однако светодиоды имеют серьёзный недостаток, их КПД, в зависимости от производителя, держится в районе 30 … 40 %, при небольших размерах и высокой мощности, происходит перегрев светодиода. Стремясь увеличить светоотдачу путем повышения напряжения, тем самым увеличивают перегрев, таким образом, возникает необходимость охлаждения светодиода. При повышение температуры светодиода выше 85˚С происходит перегрев кристалла, что снижает световой поток светодиода, ухудшаются световые характеристики и уменьшается срок службы. Для предотвращения перегрева в современных устройствах применяют пассивные и активные системы охлаждения, основанные на отводе тепла конвекций и теплопроводностью материалов [¹].

Пассивные системы охлаждения – радиаторы из металлических сплавов – имеют ряд преимуществ, такие как надежность, простота конструкций, низкая цена и не имеют дополнительных энергозатрат. Но данные системы не применимы в сверхмощных осветительных установках. При необходимости отвода большого количество тепла, пассивные системы охлаждения требуют внушительных площадей теплоотвода, которые не рациональны в применении.

Активные системы охлаждения базируются на принудительной конвекции воздуха или теплоносителя в контуре, выдерживая заданный температурный уровень. Такие системы малонадежны и требуют дополнительного оборудования, что увеличивает стоимость устройства и расходы на эксплуатацию [²].

Несовершенство этих систем охлаждения, требует разработки более эффективных способов отвода теплоты от световых элементов. Таким решением рассматриваемой проблемы может быть использование тепловых труб в системе охлаждения. Исследования с тепловыми трубами, свидетельствуют об их высокой эффективности с целью отбора теплоты и поддержания теплового режима в устройствах [³].

Скорость и мощность теплопередачи даже в самых простых тепловых трубах в сотни раз превышает теплопередачу по медному стержню того же диаметра. Контурная тепловая труба обладает основными достоинствами тепловых труб и свободна от их недостатков, так как работает по замкнутому испарительно-конденсационному циклу с использованием "капиллярного механизма" для прокачки теплоносителя. Система охлаждения функционирует при любой ориентации в пространстве практически без изменения своих характеристик, остается работоспособной в движущихся системах при больших ускорениях, позволяет обеспечить гибкую связь между зонами подвода и отвода теплоты. В качестве источника теплоты может быть использован корпус изделия [4].

В современных условиях проживания основной части населения России возникает необходимость выходить на новый уровень в растениеводстве. Этим уровнем стали гидропонические и аэропонические способы выращивания при использовании искусственного освещения и растворного питания растений. В этих системах очень важным условием является энергоэффективность установок. Такие системы тратят половину потребляемой энергии на подогрев питательных растворов до нужных температур, что увеличивает стоимость готовой продукции. Применение тепловых труб, с отводом теплоты от осветительных установок и подводом его к питательным растворам, существенно снизит затраты на поддержание нужных температур. Этот метод позволит не только охлаждать осветительную установку, увеличивая срок эксплуатации светодиодов, но и снизить необходимое количество энергии для нагрева питательного раствора до нужных температур; позволит снизить затраты на выращивание продукции, и снизить конечную цену готовой продукции.

Список использованных источников

1. Сорокин В.М. Светодиодное освещение. – М.: ГИТТЛ, 2014.— c. 89

2. Рассамакин А.Б., Быков Е.В. Тепловые режимы систем охлаждения светодиодного светильника на основе тепловой трубы. – К.: НТУУ, 2015. —с. 30

3. Наумова А.Н., Кравец В.Ю., Николенко Ю.Е. Охлаждение светодиодного модуля с помощью различных теплоотводов. – К.: НТУУ, 2015. —с. 40.4. Салова Т.Ю. Основы теории и расчёта тепловых труб // Учебное пособие для самостоятельной работы обучающихся по направлению подготовки 13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» уровень высшего образования магистратура по дисциплине «Проектирование тепломассообменных аппаратов систем и установок искусственного климата». - СПб.: СПбГАУ. - 2017. - 70 с.

Код для цитирования: Скопировать