Експериментальне дослідження компактної системи охолодження з тепловими трубами для потужної світлодіодної матриці
LED light sources, and powerful multichip light sources in particular, are currently widely used for lighting household and industrial premises. With an increase in power, the amount of heat increases as well, which leads to an increase in the temperature of semiconductor crystals and, accordingly,...
Gespeichert in:
| Datum: | 2020 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2020
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.3-4.35 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technology and design in electronic equipment |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Technology and design in electronic equipment| _version_ | 1867569663089573889 |
|---|---|
| author | Pekur, Demyd Sorokin, Viktor Nikolaenko, Yurii |
| author_facet | Pekur, Demyd Sorokin, Viktor Nikolaenko, Yurii |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Demyd Pekur",
"institution": "V. Ye. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "Viktor Sorokin",
"institution": "V. Ye. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "Yurii Nikolaenko",
"institution": "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Kyiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Pekur, Demyd |
| baseUrl_str | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-09T12:20:53Z |
| description | LED light sources, and powerful multichip light sources in particular, are currently widely used for lighting household and industrial premises. With an increase in power, the amount of heat increases as well, which leads to an increase in the temperature of semiconductor crystals and, accordingly, to a decrease in the reliability of LEDs and a change in their photometric characteristics. Therefore, when developing the design of LED lighting devices, special attention is paid to thermal management. Since the early 2000s, heat pipes have been widely used to efficiently remove heat from powerful electronic components. They do not require power for moving the working fluid and are most suitable for use in LED luminaires.In this study, the authors carry out a computer simulation of a cooling system based on heat pipes, which is then used to design and test a powerful compact LED lamp with a thermal load of up to 100 W.Heat pipes with a length of 150 mm are used to remove heat from the LED light source to the heat exchanger rings located concentrically around it. The heat exchanger rings are cooled by natural convection of the ambient air. The results of computer modeling of the temperature field of the developed cooling system show that at a power of the LED light source of 140.7 W, the temperature of the LED matrix case is 60.5В°C, and the experimentally measured temperature is 61.3В°C. The experimentally determined thermal power of the LED matrix is 91.5 W. The p-n junction temperature is 79.6В°C. The total thermal resistance of the cooling system is 0.453В°C/W. The obtained results indicate the effectiveness of the developed design. |
| doi_str_mv | 10.15222/TKEA2020.3-4.35 |
| first_indexed | 2025-09-24T17:30:13Z |
| format | Article |
| fulltext |
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2020, № 3–4 35ISSN 2309-9992 (Online)
ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТЕПЛОВИХ РЕЖИМІВ
1
УДК 536.248.2; 628.941.8
Д. В. ПЕКУР1, д. т. н. В. М. СОРОКІН1, д. т. н. Ю. Є. НІКОЛАЄНКО2
Україна, м. Київ, 1Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України;
2Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
E-mail: demid.pekur@gmail.com, vsorokin@isp.kiev.ua, yunikola@ukr.net
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ КОМПАКТНОЇ
СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ З ТЕПЛОВИМИ ТРУБАМИ
ДЛЯ ПОТУЖНОЇ СВІТЛОДІОДНОЇ МАТРИЦІ
Для створення світлового середовища побутових
та промислових приміщень сьогодні широко застосо-
вуються світлодіодні джерела світла [1]. Суттєві їхні
переваги, такі як висока світлова ефективність (по-
над 100 лм/Вт [2]), значний термін служби (до 100
000 год [3]), високий індекс кольоропередачі (понад
95 одиниць [4]), широкий діапазон корельованих ко-
лірних температур (від 2000 до 8000 К) та ефектив-
ні шляхи створення потрібних типів світлорозподі-
лу з використанням лінз, дозволяють при створенні
освітлювальних пристроїв все частіше відмовляти-
ся від використання інших типів джерел світла на ко-
ристь світлодіодних.
Однак разом зі збільшенням потужно сті світло-
діодів зростає і кількість розсіюваної теплоти, що
призводить до підвищення температури напівпро-
відникових кристалів та, відповідно, до зниження
надійності їхньої роботи та до зміни фотометрич-
них характеристик [5—7]. Тому при розробці кон-
струкцій світлодіодних освітлювальних пристро-
їв питанням забезпечення робочого теплового ре-
жиму приділяється особлива увага [8]. Задача під-
вищення ефективності охолодження стає вкрай ак-
туальною при застосуванні в світильниках потуж-
них багатокристальних світлодіодних джерел світ-
ла, так званих СОВ (chip-on-board — чіп на платі)
матриць [9]. Так, наприклад, світлодіодна матриця
типу CITIZEN CLU058 містить 648 кристалів, роз-
міщених на платі розмірами 38×38×1,4 мм, і має по-
тужність до 526 Вт [9].
Концентрація теплової потужності на корпусі
таких світлодіодних матриць промислового викори-
Розроблено конструкцію потужного світлодіодного світильника компактних розмірів для освітлення примі-
щень. Засобами тепловідведення є теплові труби довжиною 150 мм. Кільця теплообмінника охолоджуються
природньою конвекцією оточуючого повітря. За допомогою комп’ютерного моделювання та дослідження екс-
периментального зразка приладу визначено можливість запропонованої системи охолодження забезпечувати
нормальний тепловий режим світлодіодного джерела світла. Результати комп’ютерного моделювання її тем-
пературного поля показали, що при потужності світильника 140,7 Вт температура корпусу світлодіодної ма-
триці складає 60,5°С, а виміряна експериментально — 61,3°С. Визначена експериментально теплова потуж-
ність світлодіодної матриці становила 91,5 Вт, температура р–n-переходу — 79,6°С, загальний тепловий опір
системи охолодження — 0,453°С/Вт.
Ключові слова: світлодіодний освітлювальний пристрій, теплова труба, система охолодження, комп’ютерне
моделювання, експериментальне моделювання.
стання складає понад 105 Вт/м2. Тенденції до змен-
шення розмірів світловипромінюючих кристалів при
збільшенні потужності [10, 11] вказують на подаль-
ше ще більш серйозне загострення проблеми ефек-
тивного тепловідведення від них.
Для охолодження потужних світлодіодних дже-
рел світла застосовуються системи, побудовані на
різних принципах роботи: на основі пасивних раді-
аторів [12], термоелектричних охолоджувачів [13],
п`єзоелектричних вентиляторів [14], струменевих
охолоджувачів [15], рідинних систем охолодження
[16], а також експериментальні системи на основі
електронного вітру [17—19]. Для підвищення ефек-
тивності систем охолодження використовуються та-
кож комбінації різних принципів їхньої побудови.
Звичайно, кожен тип систем охолодження має свої не-
доліки та переваги, але термін служби системи охо-
лодження для світлодіодних джерел має бути близь-
ким до терміну життя світлодіодів (50—100 тис. год).
Найбільший термін служби мають пасивні системи
охолодження на основі радіаторів [12], виготовлених
з однорідних матеріалів з високою теплопровідністю.
З початку 2000-х років для ефективного відве-
дення теплоти від потужних електронних компонен-
тів (мікропроцесорів, лазерних діодів, транзи сторів
IGBT та MOSFET тощо) широко застосовуються дво-
фазні теплопередавальні пристрої — теплові тру-
би та термосифони [19—23], які останнім часом все
ча стіше починають використовуватись і для охоло-
дження світлодіодних джерел світла.
Особливості побудови світильників потребують
розробки спеціальних конструкцій систем охоло-
DOI: 10.15222/TKEA2020.3-4.35
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2020, № 3–436 ISSN 2309-9992 (Online)
ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТЕПЛОВИХ РЕЖИМІВ
2
дження з тепловими трубами (ТТ), які б мали відпо-
відний дизайн та привабливий вигляд. Зазвичай те-
плові труби використовують разом з іншими елемен-
тами тепловідведення, наприклад в [24—26] — су-
місно з радіатором, що охолоджується вільною кон-
векцією оточуючого повітря, в [25] — в комплексі
з плавлячою речовиною, в [27] — з радіатором, що
обдувається вентилятором. Найбільш надійними та
простими у виготовленні є системи охолодження на
основі теплових труб та радіаторів з вільною конвек-
цією повітря. Вони не потребують енерговитрат на
переміщення теплоносія та є найбільш придатними
для застосування в світлодіодних світильниках для
освітлення приміщень [26, 27].
Більшість конструкцій систем охолодження, побу-
дованих на основі ТТ, передбачає значні розміри по
висоті [28—32], що викликано конкретними умова-
ми експлуатації. В ряді застосувань, таких як освіт-
лення житлових приміщень з низькими стелями, ка-
бін та салонів автомобільного, морського та міського
транспорту, вагонів потягів тощо, бажано мати ком-
пактні світильники з мінімальними розмірами по ви-
соті. Таке рішення запропоновано, наприклад, у [33,
34], але воно виглядає не зовсім естетично, а це є до-
статньо важливим у перелічених випадках.
Більш естетичний вигляд має нова типова кон-
струкція світлодіодного світильника з системою охо-
лодження на основі теплових труб, запропонована в
[35—38]. Завданням даної роботи є комп’ютерне мо-
делювання, виготовлення та експериментальне до-
слідження такої системи охолодження світлодіодно-
го освітлювального приладу з тепловим навантажен-
ням до 100 Вт.
Параметри комп’ютерної моделі системи
охолодження світлодіодної матриці
Конструкція системи охолодження запропонова-
ного в [35—38] світильника має ребра охолодження,
виконані у вигляді концетричних кілець, які за допо-
могою радіально розташованих ТТ з'єднані з забезпе-
ченням теплового контакту з основою джерела світла.
Конструкція може бути масштабована відповідно до
поставлених перед розробниками задач. Знаючи за-
дану потужність світлодіодної матриці, максималь-
не значення температури її корпусу та температуру
оточуючого повітря, можна в кожному конкретному
випадку визначити необхідну кількість ТТ та кілець
охолодження, геометричні параметри системи охоло-
дження тощо, викори стовуючи наведену у [37] мето-
дику оптимізації. Виконані нами розрахунки показа-
ли, що для функціонування освітлювального прила-
ду з тепловим навантаженням світлодіодів до 100 Вт
достатньо чотирьох теплових труб, діаметр си стеми
охолодження може становити 300 мм при кількості
кілець 7 та оптимальній висоті кілець 30 мм.
Схему розробленого світлодіодного освітлюваль-
ного приладу з тепловою потужністю світлодіодної
матриці до 100 Вт, яку було обрано в даній роботі для
проведення комп’ютерного та експериментального
дослідження, наведено на рис. 1. В освітлювально-
му приладі використано світлодіодну матрицю 1, яку
закріплено з використанням між її корпусом та осно-
вою системи охолодження шару теплопровідної пас-
ти товщиною 10–4 м з коефіціентом теплопровідності
8,7 Вт/(м·К) (Arctic Silver 5 [39]). Система охолоджен-
ня складається з основи 2, що має форму прямокут-
ного паралелепіпеда, виготовленого з двох алюміні-
євих пластин розмірами 60×60×5 мм, семи теплооб-
мінних кілець 3 вистою 30 мм та товщиною 2 мм діа-
метром від 180 до 300 мм та чотирьох мідно-водяних
теплових труб 4 довжиною 150 мм та діаметром 8 мм.
В основі та в кільцях виконано отвори діаметром 8
мм, що забезпечують надійний тепловий контакт те-
плових труб з відповідними елементами.
Дослідження теплових характеристик моделі си-
стеми охолодження проводилися з використанням
модуля аналізу FlowSimulation SolidWorks системи
комп’ютерного проектування SolidWorks.
При створенні комп’ютерної моделі були врахо-
вані такі умови:
— теплові труби виконано з міді, теплоносій —
дистильована вода, ефективна теплопровідність ТТ
відповідно до експериментально визначених значень
становила 4542 Вт/(м·К);
— всі елементи конструкції (крім теплових труб)
виготовлено з алюмінієвого сплаву АД31, коефіцієнт
теплопровідності якого для температурного діапазо-
ну 300—600 К становить 190 Вт/(м·К) [40];
— навколишнє середовище — повітря;
— температура навколишнього середовища 20ºС;
— атмосферний тиск 101,325 кПа;
— швидкість переміщення оточуючого середови-
ща далеко за межами світильника 0 м/с;
— теплота рівномірно розподіляється по зовніш-
ній поверхні моделі джерела світла (світлодіодної
Рис. 1. Конструктивна схема системи охолодження
світлодіодного освітлювального приладу на основі
теплових труб
1
4 2
4
3
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2020, № 3–4 37ISSN 2309-9992 (Online)
ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТЕПЛОВИХ РЕЖИМІВ
3
матриці CXA3070-0000-000NTHAD50H) з розміром
корпусу 27,35×27,35 мм та діаметром зони підве-
дення теплоти (зони випромінювання світла) 23 мм.
Для контролю похибок дискретизації і збіж-
ності використовувалися розрахункові сітки моде-
лей з ступенем деталізації до 801 тис. елементів.
Контрольними параметрами були обрані максималь-
на температура системи охолодження і швидкість
вільної конвекції повітря. Для розглянутого варіан-
ту виконання системи охолодження похибка моделю-
вання становить 4%.
Результати комп’ютерного моделювання
та експериментальних досліджень
Отримані результати комп’ютерного та експери-
ментального теплофізичного моделювання дозволи-
ли визначити температуру в характерних контроль-
них точках системи охолодження та визначити її мож-
ливості щодо забезпечення робочої температури по-
тужних світлодіодних джерел світла.
Результати комп’ютерного моделювання пред-
ставлено на рис. 2.
Для оцінки достовірності результатів комп’ю-
терного моделювання було виготовлено експеримен-
тальний зразок світлодіодного освітлювального при-
ладу (рис. 3) діаметром 310 мм, висотою 51 мм, ма-
сою 1,2 кг. Вимірювання температури проводилося в
характерних контрольних точках (див. рис. 2): на кор-
пусі світлодіодної матриці (1, 2), на основі системи
охолодження (3), на першому, четвертому та сьомому
кільцях системи охолодження (відповідно, 4, 5 та 6).
Для збільшення інформативності та достовірно-
сті результатів вимірювання проводилися двома ме-
тодами: за допомогою тепловізора та за допомогою
термопар. Використовувалися тепловізор типу FLIR
SC305 та мідь-константанові термопари (Т-типу) з
багатоканальним вимірювачем температури YF-500.
В таблиці представлено значення температури
в контрольних точках, отримані експерименталь-
но та визначені методом комп’ютерного моделю-
вання при тепловій потужності світлодіодного дже-
рела світла 91,5 Вт, загальна потужність при цьо-
му складала 140,7 Вт. Аналіз представлених даних
показує добру узгоджуваність результатів експери-
ментального вимірювання температури з резуль-
татами комп’ютерного моделювання, що говорить
про адекватність комп’ютерної моделі. Розбіжності
значень температур, отриманих за результатами
комп’ютерного моделювання та визначених експе-
риментальними методами, знаходиться в межах по-
хибки експерименту.
Рис. 2. Розподіл температури в системі охолодження
світлодіодного джерела світла, отриманий методом
комп’ю терного моделювання
(1…6 — контрольні точки визначення температури)
60,5
58,0
55,6
53,1
50,7
48,2
45,8
43,3
40,9
38,4
51
4
3
2
6
t, °C
Рис. 3. Експери-
мен тальний зра-
зок системи охоло-
дження світлодіод-
ної матриці
Значення температури в контрольних точках, отрима-
них методом комп’ютерного моделювання та експери-
ментально
№
точки
Температура, °С
моделювання тепловізор термопари
1 60,5(±1,9) 61,2(±1) 61,4(±1)
2 60,5(±1,9) 60,2(±1) 60,5(±1)
3 57,5(±1,7) 57,2(±1) 57,1(±1)
4 46,9(±1,2) 47,2(±1) 46,9(±1)
5 46,1(±1,1) 45,5(±1) 45,2(±1)
6 45,2(±1,1) 44,8(±1) 44,1(±1)
За вказаної теплової потужності середнє значення
температури корпусу світлодіодної матриці, отримане
експериментально, складає 61,3ºС, а розрахункове зна-
чення температури p–n-переходу при тепловому опо-
рі «світлодіодний кристал — корпус» 0,2 К/Вт стано-
вить до 79,6ºС.
Висновки
Таким чином, показано, що експериментальний
зразок освітлювального приладу компактних розмі-
рів здатний забезпечити такий рівень температури
світловипромінюючих структур, що дозволяє перед-
бачити їхню надійну роботу протягом 100 тис. год.
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2020, № 3–438 ISSN 2309-9992 (Online)
ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТЕПЛОВИХ РЕЖИМІВ
4
Розроблений експериментальний зразок освітлюваль-
ного приладу показує практичну можливість створен-
ня компактних світлодіодних систем охолодження на
основі теплових труб.
ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА
1. Светодиоды и их применение для освещения (Под общей
редакцией ак. АЭН РФ Ю. Б. Айзенберга). Москва, Знак, 2012.
2. Котеленко С.В., Чижкин А.В. Светодиоды как современ-
ная альтернатива традиционным источникам света. Известия
ТулГУ. Технические науки, 2019, №11, с. 92–97. https://doi.
org/10.24411/2071-6168-2019-11113.
3. Борщев В.Н., Листратенко А.М., Тымчук И.Т. и др.
Высокоэффективные объемные светодиодные модули для
сверхмощных ламп бытового и промышленного применения.
Оптоелектроніка та напівпровідникова техніка, 2017, № 52, c.
70–80. https://doi.org/10.15407/jopt.2017.52.070
4. Светодиоды с высоким CRI, широким спектром и узкой
КСС от Citizen Electronics. Современная светотехника, 2015,
№ 4, c. 9–11. http://www.lightingmedia.ru/netcat_files/File/09.pdf
5. Yurtseven M.B., Mete S., Onaygil S. The effects of temperature
and driving current on the key parameters of commercially available,
high-power, white LEDs. Lighting Res. Technol, 2015, vol. 48, № 8,
с. 943–965, https://doi.org/10.1177/1477153515576785
6. Chang Moon-Hwan, Das Diganta, Varde P.V., Pecht Michael.
Light emitting diodes reliability review. Microelectronics Reliability,
2012, vol. 52, iss. 5, р. 762–782, https://doi.org/10.1016/j.microrel.
2011.07.063
7. Chhajed S., Xi Y., Li Y.-L. et al. Influence of junction
temperature on chromaticity and color-rendering properties of
trichromatic white-light sources based on light-emitting diodes.
Journal of Applied Physic, 2005, Vol. 97, p. 054506-1–054506-8,
http://dx.doi.org/10.1063/1.1852073
8. Pryde J. R. Development of effective thermal management
strategies for LED luminaires, Doct. Thesis, Loughborough
University, 2017, https://hdl.handle.net/2134/26687
9. Урсаки А. Развитие светодиодных модулей Chip-on-Board
на примере эволюции матриц от компании Citizen Electronics.
Современная светотехника, 2018, № 2, p. 20–22. http://www.
lightingmedia.ru/netcat_files/File/20(3).pdf
10. Shuji Nakamura, Michael R. Krames. History of gallium–
nitride-based light-emitting diodes for illumination. Proceedings of the
IEEE, 2013, vol. 101, iss. 10, p. 2211–2220. http://dx.doi.org/10.1109/
jproc.2013.2274929
11. Wong M. S., Shuji Nakamura, DenBaars S. P. Review–
progress in high performance III-nitride micro-light-emitting diodes.
ECS Journal of Solid State Science and Technology, 2020, vol. 9,
art. 015012. http://dx.doi.org/10.1149/2.0302001JSS
12. Ying S. P., Shen W. B. Thermal analysis of high-power
multichip COB light-emitting diodes with different chip sizes. IEEE
Trans. Electron Devices, 2015, vol. 62, iss. 3, p. 896–901. http://
dx.doi.org/10.1109/TED.2015.2390255
13. Wang Jing, Zhao Xin-Jie, Cai Yi-Xi et al. Experimental
study on the thermal management of high-power LED headlight
cooling device integrated with thermoelectric cooler package. Energy
Conversion and Management, 2015, vol. 101, p. 532–540. http://
dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2015.05.040
14. Maaspuro Mika. Piezoelectric oscillating cantilever fan
for thermal management of electronics and LEDs — A review.
Microelectronics Reliability, 2016, vol. 63, p. 342–353. https://doi.
org/10.1016/j.microrel.2016.06.008
15. Deng Xiong, Luo Zhenbing, Xia Zhixun et al. Active-passive
combined and closed-loop control for the thermal management
of high-power LED based on a dual synthetic jet actuator. Energy
Conversion and Management, 2017, vol. 132, p. 207–212. https://
doi.org/10.1016/j.enconman.2016.11.034
16. Schneider M., Leyrer B., Herbold C., Maikowske S. High
power density LED modules with silver sintering die attach on
aluminum nitride substrates. IEEE 64th Electronic Components
and Technology Conference (ECTC), 2014, p. 203–208. https://doi.
org/10.1109/ECTC.2014.6897289
17. Jingguo Qu, Lingjian Kong, Jianfei Zhang. Experimental
investigation on flow and heat transfer characteristics of a needle-
cylinder type ionic wind generator for LED cooling. Energies, 2018,
vol. 11, art. 1149. https://doi.org/10.3390/en11051149
18. Dong Ho Shin, Dong Kee Sohn, Han Seo Ko. Analysis
of thermal flow around heat sink with ionic wind for high-power.
Applied Thermal Engineering, 2018, vol. 143, p. 376-384. https://doi.
org/10.1016/j.applthermaleng.2018.07.118
19. Mochizuki Masataka, Nguyen Thang, Mashiko Koichi et
al. A review of heat pipe application including new opportunities.
Frontiers in Heat Pipes (FHP), 2011, vol. 2, p. 013001. https://doi.
org/10.5098/fhp.v2.1.3001
20. Shu Shili, Hou Guanyu, Wang Lijie et al. Heat dissipation
in high-power semiconductor lasers with heat pipe cooling system.
Journal of Mechanical Science and Technology, 2017, vol. 31, № 6,
p. 2607–2612. https://doi.org/10.1007/s12206-017-0502-9
21. Nikolaenko Yu. E., Alekseik E.S., Kozak D.V., Nikolaienko
T.Yu. Research on two-phase heat removal devices for power
electronics. Thermal Science and Engineering Progress, 2018, vol. 8,
p. 418–425. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2018.09.012
22. Lu Jiazheng, Shen Limei, Huang Qingjun et al. Investigation
of a rectangular heat pipe radiator with parallel heat flow structure
for cooling high-power IGBT modules. International Journal of
Thermal Sciences, 2019, vol. 135, p. 83–93. https://doi.org/10.1016/j.
ijthermalsci.2018.09.004
23. Driss Améni, Maalej Samah, Zaghdoudi Mohamed Chaker.
Thermal modeling of the cooling of a power MOSFET by heat pipes.
International Conference on Engineering & MIS (ICEMIS), Monastir,
Tunisia, 2017, p. 1–6. https://doi.org/10.1109/ICEMIS.2017.8273067.
24. Ji Li, Wenkai Tian, Lucang Lv, A thermosyphon heat pipe
cooler for high power LEDs cooling. Heat Mass Transfer, 2016, vol.
52(8), p. 1541–1548, http://dx.doi.org/10.1007/s00231-015-1679-z
25. Wu Y., Tang Y., Li Z. et al. Experimental investigation of a
PCM-HP heat sink on its thermal performance and antithermal-shock
capacity for high-power LEDs. Appl. Therm. Eng, 2016, vol. 108,
р.192–203. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.07.127
26. Nikolaenko Yu.E., Pekur D.V., Sorokin V.M. Light
characteristics of high-power LED luminaire with a cooling system
based on heat pipe. Semiconductor Physics, Quantum Electronics
& Optoelectronics, 2019, vol. 22(3), p. 366–371. https://doi.
org/10.15407/spqeo22.03.366
27. Nikolaenko T.Yu., Nikolaenko Yu.E. New circuit solutions for
the thermal design of chandeliers with light emitting diodes. Light &
Engineering, 2015, vol. 23(3) , p. 85–88. http://www.scopus.com/
inward/record.url?eid=2-s2.0-84966507707&partnerID=MN8TOARS
28. Николаенко Ю. Е. Светодиодная люстра с тепловыми
трубами и результаты исследования ее тепловых характеристик.
Конференція LED Progress «Світлодіоди — Новинки. Практика.
Перспективи», Київ, 2016, с. 53–54.
29. Николаенко Ю. Е., Баранюк А. В., Николаенко Т. Ю.
Экспериментальное исследование характеристик светодиод-
ной люстры с тепловими трубами с возможностью питания ее
от возобновляемых источников энергии. Труды международной
конференции «Фундаментальные и прикладные вопросы физики».
Секция ІІІ, Узбекистан, Ташкент, 2017, с. 149–154.
30. Nikolaenko Yu.E., Kravets V.Yu., Naumova A.N. Baranyuk
A.V. Development of the ways to increase the lighting energy
efficiency of living space. International Journal of Energy for a Clean
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2020, № 3–4 39ISSN 2309-9992 (Online)
ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТЕПЛОВИХ РЕЖИМІВ
5
Environment, 2017, vol. 18(30), p. 275–285. https://doi.org/10.1615/
InterJEnerCleanEnv.2018021.
31. Пекур Д. В., Ніколаєнко Ю. Є., Сорокін В. М. та ін.
Комп’ютерне моделювання та експериментальне досліджен-
ня двофазної системи охолодження для світлодіодного сві-
тильника типу «бра». Тези доповідей ХІ Міжнар. наук.-техн.
конференції «Метрологія та вимірювальна техніка», Харків,
2018, с. 121.
32. Nikolaenko Yu.E., Pekur D.V., Sorokin V.M. Light
characteristics of high-power LED luminaire with a cooling system
based on heat pipe. Semiconductor Physics, Quantum Electronics &
Optoelectronics, 2019, vol. 22(3), p. 366–371.
33. Делендик К., Войтик О., Коляго Н. Системы охлаждения
на основе тепловых труб. Наука и инновации, 2017, vol. 11(177),
c. 27–33.
34. Delendik K., Kolyago N., Voitik O. Design and investigation
of cooling system for high-power LED luminaire. Computers and
Mathematics with Applications, 2020. https://doi.org/10.1016/j.
camwa.2020.01.026
35. Сорокін В.М., Пекур Д.В., Ніколаєнко Ю.Є. Світлодіодний
світильник. Пат. № 141753, 2020, бюл. № 8.
36. Пекур Д. В., Ніколаєнко Ю. Є., Сорокін В. М. Нова
конструкція світлодіодного світильника з тепловими трубами.
Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2019,
№ 5–6, c. 34–42, http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2019.5-6.34
37. Pekur D. V., Nikolaenko Yu. E., Sorokin V. M. Optimization of
the cooling system design for a compact high-power LED luminaire.
Semiconductor Physics,Quantum Electronics & Optoelectronics,
2020, vol. 23(1) , p. 91–101. https://doi.org/10.15407/spqeo23.01.091
38. Pekur D. V., Sorokin V. M., Nikolaenko Yu. E. Thermal
characteristics of a compact LED luminaire with a cooling system
based on heat pipes. Thermal Science and Engineering Progress,
2020, vol. 18, art. 100549. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2020.100549
39. Елагин А. А., Шишкин Р. А., Баранов М. В., Бекетов А. Р.,
Стоянов О. В. Обзор теплопроводных материалов и термопаст на
их основе. Вестник Казанского технологического университета,
2013, Т. 16(4) , c. 132–136.
40. Белецкий В. М., Кривов Г. А. Алюминиевые сплавы (состав,
свойства, технология, применение). Киев: Коминтех, 2005, 365 с.
Дата надходження рукопису
до редакції 02.06 2020 р.
Д. В. ПЕКУР1, В. М. СОРОКИН1, Ю. Е. НИКОЛАЕНКО2
Украина, Киев, 1Институт физики полупроводников
им. В. Е. Лашкарёва НАН Украины,
2Национальный технический университет Украины
«Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»
E-mail: demid.pekur@gmail.com,
vsorokin@isp.kiev.ua, yunikola@ukr.net
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПАКТНОЙ
СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ С ТЕПЛОВЫМИ ТРУБАМИ
ДЛЯ МОЩНОЙ СВЕТОДИОДНОЙ МАТРИЦЫ
В настоящее время для освещения бытовых и промышленных помещений широко применяются светодиодные источ-
ники света, в частности мощные многокристальные. При этом с увеличением мощности растет и количество вы-
деляемой теплоты, что приводит к повышению температуры полупроводниковых кристаллов и, соответственно, к
снижению надежности работы светодиодов и изменению их фотометрических характеристик. Поэтому при разра-
ботке конструкции светодиодных осветительных устройств особое внимание уделяется вопросам обеспечения ра-
бочего теплового режима. С начала 2000-х годов для эффективного отвода тепла от мощных электронных компо-
нентов стали широко применять тепловые трубы. Они не требуют энергозатрат на перемещение теплоносителя
и являются наиболее подходящими для применения в светодиодных светильниках.
В данной работе проведено компьютерное моделирование системы охлаждения на основе тепловых труб, а затем
разработана и экспериментально исследована конструкция мощного светодиодного светильника с тепловой нагруз-
кой до 100 Вт компактных размеров.
Для отвода теплоты от светодиодного источника света к концентрически расположенным вокруг него кольцам те-
плообменника использованы тепловые трубы длиной 150 мм. Кольца теплообменника охлаждаются естественной
конвекцией окружающего воздуха.
Результаты компьютерного моделирования температурного поля разработанной системы охлаждения показали,
что при мощности светодиодного источника света 140,7 Вт температура корпуса светодиодной матрицы состав-
ляет 60,5°С, а измеренная экспериментально — 61,3°С. Определенная экспериментально тепловая мощность свето-
диодной матрицы составляла 91,5 Вт, температура р–n-перехода — 79,6°С, общее тепловое сопротивление систе-
мы охлаждения — 0,453°С/Вт. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности разработанной кон-
струкции.
Ключевые слова: светодиодное осветительное устройство, тепловая труба, система охлаждения, компьютерное
моделирование, экспериментальное моделирование.
DOI: 10.15222/TKEA2020.3-4.35
УДК 536.248.2; 628.941.8
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2020, № 3–440 ISSN 2309-9992 (Online)
ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТЕПЛОВИХ РЕЖИМІВ
6
D. V. PEKUR1, V. M. SOROKIN1, Yu. E. NIKOLAENKO2
Ukraine, Kyiv, 1V. E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics NAS of Ukraine;
2National Technical University of Ukraine ʺIgor Sikorsky Kiev Polytechnic Instituteʺ
E-mail: demid.pekur@gmail.com, vsorokin@isp.kiev.ua, yunikola@ukr.net
EXPERIMENTAL STUDY OF A COMPACT COOLING SYSTEM
WITH HEAT PIPES FOR POWERFUL LED MATRIХ
LED light sources, and powerful multichip light sources in particular, are currently widely used for lighting household
and industrial premises. With an increase in power, the amount of heat increases as well, which leads to an increase in
the temperature of semiconductor crystals and, accordingly, to a decrease in the reliability of LEDs and a change in their
photometric characteristics. Therefore, when developing the design of LED lighting devices, special attention is paid to thermal
management. Since the early 2000s, heat pipes have been widely used to efficiently remove heat from powerful electronic
components. They do not require power for moving the working fluid and are most suitable for use in LED luminaires.
In this study, the authors carry out a computer simulation of a cooling system based on heat pipes, which is then used to design
and test a powerful compact LED lamp with a thermal load of up to 100 W.
Heat pipes with a length of 150 mm are used to remove heat from the LED light source to the heat exchanger rings located
concentrically around it. The heat exchanger rings are cooled by natural convection of the ambient air. The results of computer
modeling of the temperature field of the developed cooling system show that at a power of the LED light source of 140.7 W, the
temperature of the LED matrix case is 60.5°C, and the experimentally measured temperature is 61.3°C. The experimentally
determined thermal power of the LED matrix is 91.5 W. The p–n junction temperature is 79.6°C. The total thermal resistance
of the cooling system is 0.453°C/W. The obtained results indicate the effectiveness of the developed design.
Keywords: LED lighting device, heat pipe, cooling system, computer simulation, experimental simulation.
REFERENCES
1. Svetodiody i ikh primeneniye dlya osveshcheniya [LEDs and
their application for lighting]. Ed. by Yu. B. Eisenberg. Moscow,
Znak, 2012. (Rus)
2. Kotelenko S.V., Chizhkin A.V. [LEDs as a modern alternative
to traditional light sources]. Izvestiya TulGU. Tekhnicheskiye nauki.
2019. no. 11. pp. 92–97. https://doi.org/10.24411/2071-6168-2019-
11113. (Rus)
3. Borshchev V.N., Listratenko A.M., Tymchuk I.T. et al. Highly
efficient volumetric LED modules for heavy-duty lamps for household
and industrial use. Optoyelektroníka ta napívprovídnikova tekhníka,
2017, no. 52, pp. 70–80. https://doi.org/10.15407/jopt.2017.52.070
(Rus)
4. [High CRI, wide spectrum and narrow LIC LEDs from Citizen
Electronics]. Sovremennaya svetotekhnika, 2015, no. 4, pp. 9–11.
http://www.lightingmedia.ru/netcat_files/File/09.pdf (Rus)
5. Yurtseven M.B., Mete S., Onaygil S. The effects of temperature
and driving current on the key parameters of commercially available,
high-power, white LEDs. Lighting Res. Technol., 2015, vol. 48, no. 8,
pp. 943–965, https://doi.org/10.1177/1477153515576785
6. Chang Moon-Hwan, Das Diganta, Varde P.V., Pecht Michael.
Light emitting diodes reliability review. Microelectronics Reliability,
2012, vol. 52, iss. 5, pp. 762–782, https://doi.org/10.1016/j.micro-
rel.2011.07.063
7. Chhajed S., Xi Y., Li Y.-L. et al. Influence of junction tem-
perature on chromaticity and color-rendering properties of trichro-
matic white-light sources based on light-emitting diodes. Journal of
Applied Physic, 2005, vol. 97, pp. 054506-1–054506-8, http://dx.doi.
org/10.1063/1.1852073
8. Pryde J. R. Development of effective thermal management strat-
egies for LED luminaires, Doct. Thesis, Loughborough University,
2017, https://hdl.handle.net/2134/26687
9. Ursaki A. Development of Chip-on-Board LED modules by the
example of matrix evolution from Citizen Electronics. Sovremennaja
svetoteknika, 2018, no. 2, pp. 20–22, http://www.lightingmedia.ru/
netcat_files/File/20(3).pdf (Rus)
10. Shuji Nakamura. Michael R. Krames. History of gallium–
nitride-based light-emitting diodes for illumination. Proceedings
of the IEEE, 2013, vol. 101, iss. 10, pp. 2211–2220. http://dx.doi.
org/10.1109/jproc.2013.2274929
11. Wong M. S., Shuji Nakamura, DenBaars S. P. Review—
Progress in High Performance III-Nitride Micro-Light-Emitting
Diodes. ECS Journal of Solid State Science and Technology, 2020,
vol. 9, art. 015012. http://dx.doi.org/10.1149/2.0302001JSS
12. Ying S. P., Shen W. B. Thermal analysis of high-power mul-
tichip COB light-emitting diodes with different chip sizes. IEEE Trans.
Electron Devices, 2015, vol. 62, iss. 3, pp. 896–901. http://dx.doi.
org/10.1109/TED.2015.2390255
13. Wang Jing, Zhao Xin-Jie, Cai Yi-Xi et al. Experimental study
on the thermal management of high-power LED headlight cool-
ing device integrated with thermoelectric cooler package. Energy
Conversion and Management, 2015, vol. 101, pp. 532–540. http://
dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2015.05.040
14. Maaspuro Mika. Piezoelectric oscillating cantilever fan
for thermal management of electronics and LEDs — A review.
Microelectronics Reliability, 2016, vol. 63, pp. 342–353. https://doi.
org/10.1016/j.microrel.2016.06.008
15. Deng Xiong, Luo Zhenbing, Xia Zhixun et al. Active-passive
combined and closed-loop control for the thermal management
of high-power LED based on a dual synthetic jet actuator. Energy
Conversion and Management, 2017, vol. 132, pp. 207–212. https://
doi.org/10.1016/j.enconman.2016.11.034
16. Schneider M., Leyrer B., Herbold C., Maikowske S. High
power density LED modules with silver sintering die attach on
aluminum nitride substrates. IEEE 64th Electronic Components and
DOI: 10.15222/TKEA2020.3-4.35
UDC 536.248.2; 628.941.8
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2020, № 3–4 41ISSN 2309-9992 (Online)
ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТЕПЛОВИХ РЕЖИМІВ
7
Опис статті для цитування:
Пекур Д. В., Сорокін В. М., Ніколаєнко Ю. Є. Експериментальне
дослідження компактної системи охолодження з теплови-
ми трубами для потужної світлодіодної матриці. Техно логия
и конструи рование в электронной аппаратуре, 2020, № 3–4,
с. 35–41. http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2020.3-4.35
Cite the article as:
Pekur D. V., Sorokin V. M., Nikolaenko Yu. E. Experimental study
of a compact cooling system with heat pipes for powerful LED
matriх. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature,
2020, no. 3–4, с. 35–41. http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2020.3-
4.35
Technology Conference (ECTC), 2014, pp. 203–208. https://doi.
org/10.1109/ECTC.2014.6897289
17. Jingguo Qu, Lingjian Kong, Jianfei Zhang. Experimental
investigation on flow and heat transfer characteristics of a needle-
cylinder type ionic wind generator for LED cooling. Energies, 2018,
vol. 11, art. 1149. https://doi.org/10.3390/en11051149
18. Dong Ho Shin, Dong Kee Sohn, Han Seo Ko. Analysis
of thermal flow around heat sink with ionic wind for high-power.
Applied Thermal Engineering, 2018, vol. 143, pp. 376–384. https://
doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.07.118
19. Mochizuki Masataka, Nguyen Thang, Mashiko Koichi et
al. A review of heat pipe application including new opportunities.
Frontiers in Heat Pipes (FHP), 2011, vol. 2, pp. 013001. https://doi.
org/10.5098/fhp.v2.1.3001
20. Shu Shili, Hou Guanyu, Wang Lijie et al. Heat dissipation
in high-power semiconductor lasers with heat pipe cooling system.
Journal of Mechanical Science and Technology, 2017, vol. 31, no. 6,
pp. 2607–2612. https://doi.org/10.1007/s12206-017-0502-9
21. Nikolaenko Yu. E., Alekseik E.S., Kozak D.V., Nikolaienko
T.Yu. Research on two-phase heat removal devices for power elec-
tronics. Thermal Science and Engineering Progress, 2018, vol. 8,
pp. 418–425. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2018.09.012
22. Lu Jiazheng, Shen Limei, Huang Qingjun et al. Investigation
of a rectangular heat pipe radiator with parallel heat flow structure for
cooling high-power IGBT modules. International Journal of Thermal
Sciences, 2019, vol. 135, pp. 83–93, https://doi.org/10.1016/j.ijther-
malsci.2018.09.004
23. Driss Améni, Maalej Samah, Zaghdoudi Mohamed
Chaker. Thermal modeling of the cooling of a power MOSFET
by heat pipes. International Conference on Engineering & MIS
(ICEMIS), Monastir, Tunisia, 2017, pp. 1–6. https://doi.org/10.1109/
ICEMIS.2017.8273067.
24. Ji Li, Wenkai Tian, Lucang Lv. A thermosyphon heat pipe
cooler for high power LEDs cooling. Heat Mass Transfer, 2016,
vol. 52(8), pp. 1541–1548, http://dx.doi.org/10.1007/s00231-015-1679-z
25. Wu Y., Tang Y., Li Z., Ding X., Yuan W., Zhao X., Yu B.
Experimental investigation of a PCM-HP heat sink on its thermal per-
formance and antithermal-shock capacity for high-power LEDs. Appl.
Therm. Eng, 2016, vol. 108, pp.192–203. https://doi.org/10.1016/j.
applthermaleng.2016.07.127
26. Nikolaenko Yu.E., Pekur D.V., Sorokin V.M. Light char-
acteristics of high-power LED luminaire with a cooling system
based on heat pipe. Semiconductor Physics, Quantum Electronics
& Optoelectronics, 2019, vol. 22(3), pp. 366–371. https://doi.
org/10.15407/spqeo22.03.366
27. Nikolaenko T.Yu., Nikolaenko Yu.E. New circuit solutions for
the thermal design of chandeliers with Light Emitting Diodes. Light
& Engineering. 2015, vol. 23(3), pp. 85–88. http://www.scopus.com/
inward/record.url?eid=2-s2.0-84966507707&partnerID=MN8TOARS
28. Nikolaenko, Yu. E. [LED chandelier with heat pipes and the
results of the study of its thermal characteristics]. Exhibition of LED
and Smart Lighting «LEDExpo Ukraine 2016», as part of Conference
LED Progress “LED Lighting: News. Practice. Prospects”, Kyiv,
2016, pp. 53–54 (Rus)
29. Nikolaenko Yu. E., Baranyuk AV, Nikolaenko T. Yu.
[Experimental research on characteristics of the LED chandelier
with heat pipes with a possibility to power it from renewable energy
sources]. Proceedings of the International Conference «Fundamental
and applied problems of physics». Section III, Uzbekistan, Tashkent,
2017, pp. 149–154. (Rus)
30. Nikolaenko Yu.E., Kravets V.Yu., Naumova A.N. Baranyuk
A.V. Development of the ways to increase the lighting energy ef-
ficiency of living space. International Journal of Energy for a Clean
Environment, 2017, vol. 18(30), pp. 275–285. https://doi.org/10.1615/
InterJEnerCleanEnv.2018021.
31. Pekur D. V, Nikolaenko Yu. Ye., Sorokin V. M. et al. [Computer
modeling and experimental research of two-phase cooling system for
sconce type LED lamps]. Proceed. of the ХІ International Scientific
& Technical Conference “Metrology and measurement techniques”,
Kharkiv, 2018, pp. 121. (Ukr)
32. Nikolaenko Yu.E., Pekur D.V., Sorokin V.M. Light characteris-
tics of high-power LED luminaire with a cooling system based on heat
pipe. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics,
2019, vol. 22(3), pp. 366–371.
33. Delendik K., Voytik O., Kolyago N. [Cooling systems based
on heat pipes]. Nauka i innovatsii, 2017, vol. 11(177), pp. 27–33. (Rus)
34. Delendik K., Kolyago N., Voitik O. Design and investiga-
tion of cooling system for high-power LED luminaire. Computers
and Mathematics with Applications, 2020. https://doi.org/10.1016/j.
camwa.2020.01.026
35. Sorokin V. M., Pekur D. V., Nikolaenko Y. E. LED lamp. Patent
№141753, of Ukraine, 2020, bull. № 8. (Ukr)
36. Pekur D. V., Nikolaenko Yu. E., Sorokin V. M. New LED lamp
design with heat pipes. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi
Apparature, 2019, no. 5–6, pp. 34–42. http://dx.doi.org/10.15222/
TKEA2019.5-6.34 (Ukr)
37. Pekur D. V., Nikolaenko Yu. E., Sorokin V. M. Optimization of
the cooling system design for a compact high-power LED luminaire.
Semiconductor Physics,Quantum Electronics & Optoelectronics, 2020,
vol. 23, iss. 1, pp. 91–101. https://doi.org/10.15407/spqeo23.01.091
38. Pekur D. V., Sorokin V. M., Nikolaenko Yu. E. Thermal char-
acteristics of a compact LED luminaire with a cooling system based
on heat pipes. Thermal Science and Engineering Progress, 2020,
vol. 18, art. 100549. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2020.100549
39. Elagin A. A., Shishkin R. A., Baranov M. V et al. [Review of
heat-conducting materials and thermal pastes based on them]. Vestnik
Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2013, vol. 16, iss. 4,
pp. 132–136. (Rus)
40. Beletsky V.M., Krivov G.A. [Aluminum alloys (composition,
properties, technology, application)]. Ed. by I. N. Friedlander. Kiev,
Komintech, 2005, 365 p. (Rus)
|
| id | oai:tkea.com.ua:article-104 |
| institution | Technology and design in electronic equipment |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-10T01:00:21Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwtkeacomua/a9/eda24a8abbacb463af69c63f73da11a9.pdf |
| spelling | oai:tkea.com.ua:article-1042026-06-09T12:20:53Z Experimental study of a compact cooling system with heat pipes for powerful LED matrices Експериментальне дослідження компактної системи охолодження з тепловими трубами для потужної світлодіодної матриці Pekur, Demyd Sorokin, Viktor Nikolaenko, Yurii LED lighting device heat pipe cooling system computer simulation experimental simulation світлодіодний освітлювальний пристрій теплова труба система охолодження комп'ютерне моделювання, експериментальне моделювання LED light sources, and powerful multichip light sources in particular, are currently widely used for lighting household and industrial premises. With an increase in power, the amount of heat increases as well, which leads to an increase in the temperature of semiconductor crystals and, accordingly, to a decrease in the reliability of LEDs and a change in their photometric characteristics. Therefore, when developing the design of LED lighting devices, special attention is paid to thermal management. Since the early 2000s, heat pipes have been widely used to efficiently remove heat from powerful electronic components. They do not require power for moving the working fluid and are most suitable for use in LED luminaires.In this study, the authors carry out a computer simulation of a cooling system based on heat pipes, which is then used to design and test a powerful compact LED lamp with a thermal load of up to 100 W.Heat pipes with a length of 150 mm are used to remove heat from the LED light source to the heat exchanger rings located concentrically around it. The heat exchanger rings are cooled by natural convection of the ambient air. The results of computer modeling of the temperature field of the developed cooling system show that at a power of the LED light source of 140.7 W, the temperature of the LED matrix case is 60.5В°C, and the experimentally measured temperature is 61.3В°C. The experimentally determined thermal power of the LED matrix is 91.5 W. The p-n junction temperature is 79.6В°C. The total thermal resistance of the cooling system is 0.453В°C/W. The obtained results indicate the effectiveness of the developed design. Розроблено конструкцію потужного світлодіодного світильника компактних розмірів для освітлення приміщень. Засобами тепловідведення є теплові труби довжиною 150 мм. Кільця теплообмінника охолоджуються природньою конвекцією оточуючого повітря. За допомогою комп'ютерного моделювання та дослідження експериментального зразка приладу визначено можливість запропонованої системи охолодження забезпечувати нормальний тепловий режим світлодіодного джерела світла. Результати комп'ютерного моделювання її температурного поля показали, що при потужності світильника 140,7 Вт температура корпусу світлодіодної матриці складає 60,5°С, а виміряна експериментально — 61,3°С. Визначена експериментально теплова потужність світлодіодної матриці становила 91,5 Вт, температура р-n-переходу — 79,6°С, загальний тепловий опір системи охолодження — 0,453°С/Вт. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2020-08-27 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.3-4.35 10.15222/TKEA2020.3-4.35 Technology and design in electronic equipment; No. 3–4 (2020): Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature; 35-41 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 3–4 (2020): Технология и конструирование в электронной аппаратуре; 35-41 3083-6549 3083-6530 10.15222/TKEA2020.3-4 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.3-4.35/94 Copyright (c) 2020 Pekur D. V., Sorokin V. M., Nikolaenko Yu. E. http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
| spellingShingle | світлодіодний освітлювальний пристрій теплова труба система охолодження комп'ютерне моделювання експериментальне моделювання Pekur, Demyd Sorokin, Viktor Nikolaenko, Yurii Експериментальне дослідження компактної системи охолодження з тепловими трубами для потужної світлодіодної матриці |
| title | Експериментальне дослідження компактної системи охолодження з тепловими трубами для потужної світлодіодної матриці |
| title_alt | Experimental study of a compact cooling system with heat pipes for powerful LED matrices |
| title_full | Експериментальне дослідження компактної системи охолодження з тепловими трубами для потужної світлодіодної матриці |
| title_fullStr | Експериментальне дослідження компактної системи охолодження з тепловими трубами для потужної світлодіодної матриці |
| title_full_unstemmed | Експериментальне дослідження компактної системи охолодження з тепловими трубами для потужної світлодіодної матриці |
| title_short | Експериментальне дослідження компактної системи охолодження з тепловими трубами для потужної світлодіодної матриці |
| title_sort | експериментальне дослідження компактної системи охолодження з тепловими трубами для потужної світлодіодної матриці |
| topic | світлодіодний освітлювальний пристрій теплова труба система охолодження комп'ютерне моделювання експериментальне моделювання |
| topic_facet | LED lighting device heat pipe cooling system computer simulation experimental simulation світлодіодний освітлювальний пристрій теплова труба система охолодження комп'ютерне моделювання експериментальне моделювання |
| url | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.3-4.35 |
| work_keys_str_mv | AT pekurdemyd experimentalstudyofacompactcoolingsystemwithheatpipesforpowerfulledmatrices AT sorokinviktor experimentalstudyofacompactcoolingsystemwithheatpipesforpowerfulledmatrices AT nikolaenkoyurii experimentalstudyofacompactcoolingsystemwithheatpipesforpowerfulledmatrices AT pekurdemyd eksperimentalʹnedoslídžennâkompaktnoísistemioholodžennâzteplovimitrubamidlâpotužnoísvítlodíodnoímatricí AT sorokinviktor eksperimentalʹnedoslídžennâkompaktnoísistemioholodžennâzteplovimitrubamidlâpotužnoísvítlodíodnoímatricí AT nikolaenkoyurii eksperimentalʹnedoslídžennâkompaktnoísistemioholodžennâzteplovimitrubamidlâpotužnoísvítlodíodnoímatricí |