Jump to content

    
Sign in to follow this  
варп

Вопросы про охлаждение светодиодов маслом...

Recommended Posts

Пытаюсь придумать СОСУД  с маслом, к которому можно было бы СНАРУЖИ качественно (с наименьшим тепловым сопротивлением) закрепить пластину со светодиодами. Цель - охлаждать светодиоды таки маслом, но не погружая сами светодиоды в масло... Это идеальный вариант, если будет простым в реализации.

--------

Ещё бы хорошо организовать конвекцию масла с верху вниз..., пока ничего путнего в голову не лезет...

Edited by варп

Share this post


Link to post
Share on other sites
24 minutes ago, варп said:

Пытаюсь придумать СОСУД  с маслом, к которому можно было бы СНАРУЖИ качественно (с наименьшим тепловым сопротивлением) закрепить пластину со светодиодами. Цель - охлаждать светодиоды таки маслом, но не погружая сами светодиоды в масло... Это идеальный вариант, если будет простым в реализации.

Масляные радиаторы или охладители масла двигателя.Такие же по функционалу узлы применяются и для автоматических коробок передач в больших автомобилях (внедорожники, пикапы). Исполнение у них очень разное в зависимости от типа двигателя, марки, мощности и т.п. Все сделаны из алюминия, на плоскую сторону крепите плату (которая тоже может быть на алюминиевой подложке) с вашими планарными светодиодами и прокачиваете масло. Вуа-ля! Часть отверстий придется заварить/запаять, но это сильно от конкретной модели выбранного узла зависит. Некоторые имеют два входа и выхода, такие не подойдут. Новый можно не покупать, такая б/у деталь ищется на авторазборке и стоит копейки (или вообще ничего), только промойте его от автомобильного масла, если нужно. На авторазборке вас пригласят к огромному контейнеру с радиаторами, залюбуетесь разнообразием форм-факторов :)

 

image.png.ddcdfe021565d8ac3c821c8f9f6ce13b.png

image.png.d34decae1982435a0c8f0de5ef5921cb.png

 

 

24 minutes ago, варп said:

Ещё бы хорошо организовать конвекцию масла с верху вниз..., пока ничего путнего в голову не лезет...

Тут все зависит от количества барахла в вашей коллекции :) Для этих целей сгодится небольшой перистальтический насос. Кроме этого можно попробовать насосик для аквариумов, если есть исполнение с двумя сосками. Так же насосы от кофеварок типа Philips Senseo. Но со всеми насосами, предназначенными для прокачки воды надо быть аккуратнее, т.к. резиновые уплотнители могут не выдержать масляной среды (от типа масла так же зависит) и через какое-то продолжительное время ваш чудо-гаджет начнет сопливить или даже дристать каплями масла.

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 minutes ago, alexunder said:

 прокачиваете масло....Для этих целей сгодится небольшой перистальтический насос. Кроме этого можно попробовать насосик для аквариумов, если есть исполнение с двумя сосками. Так же насосы от кофеварок типа Philips Senseo.

Увы, применение насоса неприемлемо... Насос нужно чем-то питать..., но главное - это шум... Шум ради света -это плохо... Я нарисую погодя..., то, что я хочу, вполне реализуемо, но в быту, в единичных экземплярах крайне нерентабельно... Но может позже всплывёт простое решение..., посмотрим, так бывает... Потом ходишь, и думаешь - что сразу-то так не сделал.... :pardon:

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, варп said:

Насос нужно чем-то питать..., но главное - это шум... Шум ради света -это плохо...

Это тоже верно. Ну так следует для начала оценить какое количество тепла требуется отводить и исходя из этого прикинуть, нужен ли вообще насос. Не исключено, что можно обойтись естественной конвекцией, но тут уже и дизайн сосуда будет играть существенную роль.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, alexunder said:

.... Не исключено, что можно обойтись естественной конвекцией, но тут уже и дизайн сосуда будет играть существенную роль.

О чём и речь... Пока конструкция МАСЛЯНОГО охлаждения БЕЗ погружения светодиодов в масло, получается сложнее обычного воздушного ребристого алюминиевого радиатора. То есть   сам смысл суеты теряется... Надо придумать простую конструкцию масляного охлаждения (без погружения светодиодов в масло ) из доступных материалов...

Пример - куб из алюминия с маслом внутри, к нижней грани прижата пластина со светодиодами... 100% рабочая конструкция, но светодиоды светят вниз..., или вбок ... А как быть, если нужно, чтобы светодиоды были на верней грани куба?

-----------

...И кубЫ алюминиевые просто так нигде не валяются....:biggrin:

Edited by варп

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, варп сказал:

может позже всплывёт простое решение

Оно давно всплыло — тепловые трубки, на ali их вагон и тележка.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Plain said:

 тепловые трубки

Да, про них тут вспоминали уже... Почитал про них - вещь обалденная... Но это - крайний случай... Пока хочется что-то попроще..., типа этого.... Банки плоские из жести, вроде, для продажи машинного масла и используются...Дизайн, пока, откровенно говоря - на любителя... :biggrin: Но, работать будет...

1726507599__.thumb.jpg.3f4d60e1d9fec711b7770bc8a1d977c7.jpg

------------

Жирный плюс в этой конструкции - масло подойдёт практически любое...

----------

Слушайте, а обычных плоских бутылок-то - море.... И не только маслом, но и водой можно охлаждать...

198374420_02-05-2020_223318.jpg.b1271f28550666f6343d8d5af2b4e58b.jpg

 

124672512_02-05-2020_223846.jpg.1d081575545ae3c40f7e8865e06f2a07.jpg

 

Edited by варп

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, варп сказал:

А как быть, если нужно, чтобы светодиоды были на верней грани куба?

Возьмите куб и облепите его диодами по всем граням, потом подвесьте за какой-нить уголок и будет оригинально :biggrin:

45 минут назад, варп сказал:

И не только маслом, но и водой можно охлаждать...

Или водкой... Хотя о чем это я :biggrin:

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 minutes ago, mantech said:

Возьмите куб и облепите его диодами по всем граням, потом подвесьте за какой-нить уголок и будет оригинально :biggrin:

 

Идея-то, кстати, рабочая - если повесить куб за уголок, но использовать ТРИ НИЖНИХ грани, то получится оригинальный и вполне рабочий образец...Заполнить его на 90% жидкостью - не проблема...И светить будет на  360*. Зачёт....:biggrin:

Edited by варп

Share this post


Link to post
Share on other sites

Гы... Пожинаем плоды... Плоская бутылочка,  объём 200 мл, наполнена водопроводной водой. К бутылочке прижата пружиной (велосипедная спица) пластина со светодиодами (11 Вт). Через теплопроводную пасту, естественно. Результат - после трёх часов работы средняя температура воды в бутылке = 50*С, температура воды в самой горячей точке (у стенки над пластиной со светодиодами) = 53*С. Температура для светодиодов - чистый рай. И это при объёме воды всего 200 мл. То, что можно использовать практически любую охлаждающую жидкость, и то что в неё не нужно опускать сами светодиоды - огромный плюс... Это, конечно, ещё не сам светильник, а просто источник света. Как оформить его - пока не знаю, да и дизайнер из меня, честно сказать - никакой... Но это уже другая бесконечная тема. Главное - задача охладить - решена.

1381862495_02891.thumb.jpg.48b275f195bfee14b86faf73d01e1172.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ладно. Раз уж 12 страниц болтали, я тоже немного внесу. 

1. Тепло, выделяемое светодиодами, нужно рассеивать. Учитывая низкий КПД для простоты расчетов можно учитывать всю подводимую электрическую энергию, как источник тепла. 

2. Рассеивать тепло можно только в окружающую среду.  Делать это с помощью громоздкой бутылки или с помощью маленького радиатора той же суммарной площади поверхности решать конечно вам. (Простой поглотитель тепла с бесконечным ресурсом сделать не удастся. )

3. Теплопроводность стекла - никудышная. Теплопроводность масла - никудышная   0,1485 Вт/(м·град). Теплопроводность алюминия - 236 Вт/(м·град), меди - 310 Вт/(м·град). Для воды и водных растворов ситуация чуть интереснее, но тоже не кардинально 0,683 Вт/(м·град) в лучшем случае. Таким образом простой радиатор из алюминия отводит тепло в 1590 раз лучше масла!!!(эх жаль не 100500). Отсюда стоит сделать вывод, что отводить тепло металлом гораздо выгоднее чем маслом.

4. Идея переносить тепло нужна только в том случае, если светильник дизайнерский и нужно обеспечить точечный источник без массивного радиатора - тогда тепловые трубки. Если светильник обычный - то алюминиевый радиаторный профиль по цене 250р/кг. решает все ваши проблемы с тепловыделением и долгой жизнью светодиодов. 

 

Если бы вы немного владели математикой, то пока прикрепляли светодиоды к бутылке, пока включали лепестричество - успели бы рассчитать, какая температура будет у воды и светодиодов, если известна температура окружающей среды.

Share this post


Link to post
Share on other sites

iliusmaster, вот не поверите - я не просто так эту тему завёл, и до этого рассуждал точно так же как Вы, и тоже понимал, что тепло от жидкости всё равно будет воздух отводить..., и зачем, типа, это промежуточная прокладка с жидкостью..  Сомнения оставались. Но, практика - критерий истины... Было два пути - либо долго изучать теплотехнику, и считать...(а потом гадать - а верны ли расчёты..., всё ли я учёл в модели...)..., либо собрать за час рабочий прототип и измерить всё, что необходимо... Я выбрал второй путь. И у меня была возможность сравнить охлаждение жидкостью с охлаждением алюминиевым радиатором ... - жидкость лучше (точнее - гораздо лучше..., а при бОльшем объёме охлаждающей жидкости температура вообще будет расти очень медленно) , и даром... Хотите использовать алюминиевый профиль ( не такой уж и дешёвый, если его тоннами не покупать) - используйте - никто не запрещает... Почему с жидкостью такой результат ? Проверяйте, объясняйте, если образование тепло-физическое позволяет...Но Вы же не будете этого делать, потому что понимаете, что считать - это не комментарий за пять минут написать..( я уже про моделирование не говорю - там с нуля, за год не управишься).  Тепловизором бы посмотреть, но у меня его нет.  Но за комментарий - спасибо..., вижу, что в сомнениях своих не одинок...

Edited by варп

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, варп сказал:

Почему с жидкостью такой результат ?

Потому что вы измеряете температуру жидкости, а надо измерять температуру диодов. Стекло плохо отводит тепло, поэтому вода лишь слегка тёплая, а светодиоды перегреваются.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот не поверите. Никакого образования теплотехника тут не нужно. Это общая физика, 8 класс средней школы. Хотя я конечно не знаю, может сейчас в школе и не рассказывают про закон сохранения энергии, про теплоемкость, теплопередачу и не дают обычные задачки на минуту расчетов. 

Вы мне можете рассказывать сколь угодно долго про теплопередачу маслом и прочими стеклами, но алюминий, не говоря уж о меди, сделает это гораздо лучше. 

Если не хотите считать, то есть номограммы для транзисторных усилителей мощности. По ним можно вообще в минуту определить необходимые параметры. 

Пример простого расчета. Площадь - это площадь всех поверхностей радиатора. Перегрев - это превышение температуры радиатора над температурой окружающей среды.

Q = 50/√S      (°С/Вт) формула 1,

где S – площадь поверхности теплоотвода, выраженная в квадратных сантиметрах.

S = (50/Q)2    (см2) формула 2

Если необходимо рассеять мощность 30 Вт, при перегреве 60°С, требуемое тепловое сопротивление Q = 60/30 = 2 °C/Вт. Тогда по формуле 2 определяем площадь

S = (50/2)2 = 625 см2.

Если рассеиваемая мощность составляет 40 Вт, при том же перегреве на 60°С, требуемое тепловое сопротивление Q = 60/40 = 1,5 °C/Вт. Тогда нужна площадь радиатора S = (50/1,5)2 = 1111 см2.

Ну  и дальше считаете для своего случая. Эти простейшие формулы позволят оценить порядок величины с достаточной точностью. В этих расчетах не учтено тепловое сопротивление кристалл-радиатор. Если спросите - напишу как определить температуру кристалла, зная температуру радиатора. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this