Обсуждение вопросов охлаждения светодиодов.

Здравствуйте.
Обсуждение эффективных систем охлаждения светодиодных источников света в приборах освещения. Предложения, замечания, конструкции, расчеты и т.д.
Обсуждение началось здесь: http://angara.net/forum/t112552?p=15
Спасибо. :)

Медный, оно, конешно, хорошо, но сопряжено с противоречиями внутренними и внешними -)). Надо делать, а ал. уже вот, под рукой есть. Снижение себестоимости проекта.
Температуру померял. На кристалле около 110*, у начала пластин ребер примерно 77*, на концах ребер - град. на 7 меньше. Понимайте всё-таки, что это всё примерно. Может, надо было на пластины пасты термо мазнуть... Всё получше контакт был бы. И это ещё без обдува - вентилятор не работает, нет питания под рукой сейчас.
Вообще задача стоит проверить их на выживаемость с минимальными затратами. Если начать "танцы" вокруг и с ними, то это у меня лично завязнет в болоте и никогда не будет светить.. Но вообще-то вещь хорошая, стоит с ними возиться. Хотя бы из-за того, что напрямую в сеть можно подключить. У меня есть такой же 5вт, к сети подключаешь - он без радиатора даже с обратной стороны светит (не светится, а светит!).

Радиатор из меди это конечно дороговато.
Радиатор у вас вроде цельный, не сборный, пасту то куда на пластины хотели еще нанести? Если ее нет между светодиодной матрицей и радиатором это конечно фатальный косяк! :) А так вроде ее больше и не надо нигде применять в такой конструкции. 110 гр. на матрице и 77гр. на радиаторе под матрицей....имхо слабоватый отвод тепла в алюминии.
Вообще с такими нагревами данные светодиоды практически бесперспективны по причине завышенных затрат разного рода на конструкции охлаждения. Из них можно делать чисто "зимние" уличные светильники когда они будут остывать в естественных условиях на морозе даже с небольшим и нехитрым радиатором функцию которого обычно выполняет корпус светильника, прожектора.
Мне интересна в конечном результате констукция радиатора без принудительного охлаждения (кулера), пусть конструкция будет из значительного количества меди, но что бы матрица работала круглый год даже в летнюю ночь при +25. Радиатор завтра доделаю, покажу.
п.с. Также интересно было бы попытать такие бездрайверные матрицы 10, 20,30Вт на нагрев. Может такие дикие нагревы это особенность крупных матриц от 30-50Вт!? Мелких тоже надо заказать по 2шт.

Радиатор цельный, взят с компьютера, с процессора. Пасту я , конечно, иногда "давлю", но здесь всё правильно. Между радиатором и панелькой промазано и винтами притянуто. А добавить пасту хотел на радиатор капельку и в эту капельку сунуть бусинку термопары. Полностью согласен с Вами, что эта городьба с охлаждением сводит почти на нет их преимущества. Но они удобны ведь с другой стороны - это по питанию прямо от сети. А теплоотвод - это болячка всего светодиодного парка.
Хочу сейчас попробовать идею - между матрицей и радиатором проложить модуль Пельтье, чтоб он крутил кулер. Каково? В расчеты не погружался, просто попробую.
    Насчет попробовать менее мощные на нагрев. На фото - искомый 5-ти ваттный. Сетевая вилка - для размерности. Хотя можно точно - 14мм. Так вот, эти 5 ватт зажимаю между пальцами, включаю в сеть и успеваю досчитать только до 10. Хотя я и "тренированный пацан", как было в одном фильме. Где-то попадалось, что на 1 ватт нужно для рассеивания 20-30 см.кв.

С элементом Пельтье интересная идея, но я не сталкивался с ним, это ближе к компьютерщикам, но надо тоже его заказать и попытать. :)
Т.е. 5 Вт также сильно греется? Значит от мощности бездрайверной светодиодной матрицы, величина нагрева возможно не зависит. Хотя потом закажу несколько штук на разную мощность и попытаю их пирометром для аналитики.
Сегодня закончил изготовление медного радиатора.

Фото 1. Исходная болванка.
Материал - медная электротехническая шина т.н.160мм2. т.е. 40х4мм.
11 заготовок стянуты болтом М10.
длина заготовки - 14,5 мм.

Фото 2. На фрезерных станках болванку с краев торцанули и обработали одну поверхность где будет крепиться матрица.

Фото 3. Конечный результат. Радиатор. :)
(После торцовки длина пластин уменьшилась со 145мм до 140мм).
Площадь рассеивания радиатора получилась - 1150 см2.

Красавец!
Вот попробовать к нему матрицу припаять на что-то типа сплава Вуда. Вот там теплопередача не чета термопасте будет.
А почему маленькой матрице не греться так же? Удельная объемная мощность одна - у 50-ваттной размер так же больше в 10 раз чем у 5-ти.
Alex_Nevsky [1352389]: Все-таки длина заготовки 145мм?
А я, к слову, заказал сейчас 50-ти ваттные фитоматрицы, буду весной с ними биться.

прежде чем городить вентиляторы и медные радиаторы - нужно померять ток через светодиод. Соответствует ли он номинальному для этого светодиода. Китайцы такие китайцы ))), могли драйвер не на тот ток настроить, либо светодиоды отбраковка - ток нужен им поменьше. В любом случае надо начинать с режима работы светодиода. По моему мнению, радиатора от CPU, даже алюминьки, должно хватать для 50Вт, причем пассивки.

Garrik [1352423]: +100500! Особенно перед городьбой наборных радиаторов из меди ценой в 100 раз бОльшей, чем плохонький китайский диодик. Хорошо отрезвляет, когда эту медь предстоит купить, а не спереть... :D

    И пара статей об этом "добре":
https://mysku.ru/blog/aliexpress/44201.html
https://mysku.ru/blog/china-stores/51969.html

Anikolai3 [1352394]: Да, заготовка изначально была 145 мм, в верху где-то очипятка есть.
Garrik [1352423]: Polkan [1352424]: Очень интересно и познавательно.

Ссылочки очень интересные, спасибо. Правда, как всегда - чем больше ответов, тем больше вопросов. Понравилась там мостовая схема питания вентилятора от питающей сам светодиод сети.
    Померял ток 50 вт матрицы. Вначале было 150мА, это на 30вт! Но! Напряжение в сети всего 206-213 вольт.Дождался сегодня 220 и чуть больше. И ток возрос до почти 250 мА. В общем, в произведении получались искомые 50 вт.А дома было всегда 230 вольт. Это по холодку просело, видимо. Так что на 230в еще вопрос, какой ток будет. Что- то сильно реагирует. Но это не снимает вопроса охлаждения)).

драйвер ДОЛЖЕН обеспечивать стабильный номинальный ток светодиода при любом входном напряжении. Ток где меряли? нужно мерять на самом светодиоде. Если ток пляшет на светодиоде - никакие медные пластины не помогут. Конец светодиода очевиден. Помните, залог долгой и безпроблемной работы СВЕТОДИОДА - стабильный номинальный ток.
Превышение номинального тока ведет к перегреву диода, при повышении температуры кристалла ток через него увеличивается - он еще больше нагревается - так называемый лавинный процесс. Это если драйвер (а он для этого и предназначен)не поддерживает стабильный ток.

Garrik [1352630]: Ваши предложения? Экспериментировать с качественными и надежными светодиодами? Подскажите где их купить. Если что-то критикуете со знанием дела, то было бы неплохо услышать и предложение которое исправит ошибки. А если нет предложений то что об этом говорить, будем плясать от китайского ..рьма.

Насчет китайского ... спорить не будем. За такие копейки обольщаться насчет качества было бы смешно. Задача и стоит просто заценить, насколько это "смешно". Будут мало-мало приемлимые результаты, будем пользоваться, а нет - заплачем и домой пойдем.
Насчед драйверов и тока. Ток мерялся конечно же "на розетке", к диодам не подберешься просто так. Но смотрите, диод есть 50 Вт мощности, а из розетки потребляется 150мАх210В=30Вт.! А произведение должно давать 50Вт. Мощность ведь величина отвязанная, должна быть одинакова с обоих сторон, минус потери, конечно, но это малозначимо. Тем более, что у нас потери с другим знаком.
    Тут есть одна зацепка. В описании к диодам указано питающее напряжение 220-240В. На 220 у меня получалось 50Вт. А вот для оценки драйвера надо мерять при повышенном напр. А его пока нет. Хотя что это оценивать работу драйвера, если уже при таких напряжениях низких температуры запредельные.Так что будем дуть сильнее)).

Anikolai3 [1352670]: Первый абзац можно просто эпиграфом к теме поставить. ;)
Заказал на Али разные светодиоды на разную мощность, приедут буду пробовать их на медном радиаторе, в общем тишина, жду посылку.
Николай, а элемент Пельтье в каком качестве планируете применять? Генератор для кулера или охлаждение радиатора?

Конечно генератор кулеру. Радиатор-то чего охлаждать, тогда уж надо холодную сторону к матрице и Пельтье уже использовать как потребитель тока. Но это не эффективно, попадался где-то обзор. Здесь же вся проблема чем запитать курьер.
Polkan [1352424]: Вот здесь, во второй ссылке есть интересная схема.Вот она.

для питания вентилятора использовал простую схему (диодный мост на 220 вольт, конденсатор и стабилитрон ). сначала определяется необходимое напряжение на вентиляторе (от внешнего блока питания); потом подбирается стабилитрон из серии Д815, конденсатор на 16 вольт и все. Со светодиодом на 50 Вт и радиатором от процессора хватило Д815 Б (6,8 вольт). работает надежно, греется не сильно, места занимает мало
Это скопировано со ссылки.

Ваши предложения? Экспериментировать с качественными и надежными светодиодами? Подскажите где их купить. Если что-то критикуете со знанием дела, то было бы неплохо услышать и предложение которое исправит ошибки. А если нет предложений то что об этом говорить, будем плясать от китайского ..рьма.
Ни капли критики не было. Одни предложения ))). Экспериментируйте с тем что есть - раздербаньте одну матрицу, достаньте светодиод, померяйте ток на нем. Попробуйте уменьшить ток на нем. Подключите к лабораторному источнику питания - поиграйтесь с током - определите какой ток ему нужен.

Garrik [1352713]: Спасибо. Раздербанить матрицу это свежо. ) Обязательно одну в жертву науке. Под это дело источник питания и паяльную станцию тоже на Али заказал себе вместе со светодиодами. Одни расходы. )) Вечером с бука кину ссылки где заказал, может кому интересно.

Лабораторный источник питания: https://goo.gl/hpviLx
Паяльная станция: https://goo.gl/UNr6VH

А теперь слайды:)). Кулер с радиатора убрал и погрузил последний в ванночку с водой по самое "горло". Объём ванночки около литра. Часа за два, не меньше, вода нагрелась примерно с 15град. до 40. И грелась дальше, но заменил холодной свежей. Замеры: возле края матрицы на радиаторе - 40град., когда вода нагрелась, там тоже поднялась град. на 15. А вот что самое интересное и ужасное, так то, что светоизлучающая поверхность матрицы имела т-туру 130град. с первых же минут работы. Это при опущенном-то в воду радиаторе. А в конце работы нагрелась до 150град. В планах радиатор убрать и сделать конструкцию, где-бы вода оиывала непосредственно заднюю сторону матрицы.
Ещё. Дождался в сети 230 и чуть больше и ток был 225mA. Т.е. где-то 52Вт. Напомню, в описании сказано 230-240В. Так что драйвер работает, похоже.
    Светлая пластинка на дне ванночки - для контраста для фото.

Так то интересный гемор получается, побочным эффектом "освещения" является "отопление", обуздать эти процессы и получилось бы мудро. )))
Как советовал Garrik [1352713]: ...раздербаньте одну матрицу, достаньте светодиод, померяйте ток на нем... качественно выполнить наверное не получится, ибо светодиоды "демонтируются" вместе с силиконом. :)
    Блок питания пришел, хорошая штука. Жду метчик 2мм от "Ви" для нарезки резьбы в ребре пластины, всякими стяжками-хомутами нет желания городить крепеж матрицы к радиатору.

БОльшая температура кристала относительно радиатора однозначно говорит о плохом контакте кристалл-радиатор (тепловой контакт).
Светодиоды прекрасно демонтируются при помощи фена ну и при наличии прямых рук)))

Ну, вот и добрался до конструкции с водяным охлаждением задней стенки светодиодной панельки. В канистры вырезал отверстие и на герметик и болтики М3 посадил панель. Вода греется не сильно. Пока измерения рукой. А вот температура самой светоизлучающей пов-сти осталась почти прежней - около 120 градусов!!. Может 110, не суть. Поставил на антресоли, пускай светит сколько просветит.

Вот отверстие, а то не поверите...
А вообще-то светит классно!

Всё, лошадь устала пахать... Фонарь проработал всё лето по 2-3 часа каждый вечер. А сейчас и по утрам светил и сдох. Недолго. Но! Сломалась схема, а не сами светодиоды. Они светятся, даже скорее тлеют, иногда вспыхивая полностью. Конечно, сути особо не меняет, но можно попробовать восстановить. Может, кто уже добирался до внутренностей этого модуля и что подскажет. Пока хочу размочить силикон, глянуть, что там.
    А пока впаял другой модуль, ибо светит - отказаться невозможно.

Anikolai3 [1374453]: Все лето проработал с водяным охлаждением?

Да, доливать только приходилось всё время. Да канистрочка ржавеет, она же для масла, а не воды)).

Ну,что, капитаны - не прошло и полгода, а целых два полгода, и вторая матрица попрощалась с нами. Проработала с прошлого сентября, домашние ее не жалели, прямо скажем. Пару раз заставал канистрочку пустой, высохшей полностью. Это значит, что вода вообще не омывала матрицу может даже не один день. И ничего, держалась. Фото - как она заканчивала свой путь((

А вот канистрочка намекает, что нельзя подобные вещи использовать для воды. Для этих целей есть нержавеющие сплавы, или пластик.

А вот новый шедевр. Модуль тоже 50вт, кулерочек крутит от 9-ти вольт, не 12, т.е. послабже. Но! На самой поверхности также 120 град, а вот радиатор теплее рук, конечно, но не горячий совсем. Так что будем посмотреть, сколько проживет.
Но свет - кухня просто залита светом!

Anikolai3 [1406760]: Вскрытие показало, что матрице все-таки помогли, возможно, умереть. С обратной стороны алюминиевая подложка оказалась проедена коррозией. Гальваническая пара: Al пластина и железо канистры.

Что если проделать данный опыт с тосолом, а обратную сторону прикрепить через фольгу?

Anikolai3 [1406762]: Всё...
Шесть месяцев плотной жизни. Подчеркиваю - плотной, ибо его не жалели и светил он даже при солнечном свете. В общем, если перенести на обычную жизнь, по потребности в освещении, то год бы проработал. Так что, считаю, нормальный вариант, жизнеспособный. А если ещё на кулер подать положенные 12 вольт, а не 9, то может и продлилось бы его существование. Да ещё сам радиатор не хило так пылью как шубой зарос, что даже фотать стыдно.
    Но вот на этом экземпляре видно, что накрылись сами светодиоды. Одну темную точку видно справа, а ещё есть, видимо, слева, с самого края, если учесть симметричность расположения кристаллов. По теории там как бы три линии, но третьего не видно. Яркость всей матрицы можно описать словом "теплится".
    По конструкт иву пока никаких идей новых нет. Просто заменю модуль и дальше пусть работает, может, от пыли буду уж чистить.

evgen88 [1421323]: С тосолом хорошая идея, но надо свеженький, чтоб присадки не были выработаны.
    А что фольга, не послужит ли дополнительным препятствием для теплопотока? При том, что железную канистру не надо ставить, сама гниет. А с нержавейкой может гальванопара будет послабее. Можно матрицу лаком покрыть, тоже защита. А так по плану "исследований" хотел поставить пластиковую ёмкость. Но пока пойду на воздушном охлаждении.

Anikolai3 [1421328]: думаю если фольга будет не толстая, то на теплопередаче это не отразится ,в отличии от того же лака. Лак - он же по своей природе изолятор а фольга проводник. А пластиковую емкость может поплавить не окажись в ней жидкости. Сам на днях задался идеей сделать бюджетное освещение в гараже на данных девайсах в количестве 4-5шт , наткнулся на ваш форум. Но так как они работают как кипятильники на ум нечиго не приходит кроме как их дублировать . Заказывать еще 5 штук модулей , ставить их рядом по 2 шт и через реле времени запускать их по очередно в автоматическом режиме,. То есть сначала включится один контур по 5 модулей , через допустим 30 мин он тухнет включается другой, и тд. Тем самым мы избежим перегрев. Это более бюджетный вариант чем искать гдето еще 5 куллеров.

    Включать по очереди - мало чем поможет. Они выходят на мах температуру уже через пять минут. Так что 30мин уже режим "постоянно" .
    Пластик хорош своей прозрачностью, вовремя увидишь, что воды добавить надо. А если крышечку поставить - вообще "вечный двигатель".
    А в гараже-то конечно, только тосол. Трансформаторное масло еще можно.
    Если фольгу, то уж крепить матрицу прямо к канистрочке, без выпиливания отверстия. Избегаем гальванопары. Но емкость не забываем брать из нержавейки. Мне приглянулась 5-литровая из пивной кеги. Но отверстие резать - это труд, поэтому соорудил с кулером)).. Кегой могу поделиться.

Anikolai3 [1421345]: если крышечку поставить его может раздуть от давления, то и вовсе порвать. Лучше собрать ёмкость из текстолита и герметика, он всяко лучше пластика. Так же можно прорезать отверстие, заклеить стеклом и следить за уровенем жидкости. То что эти модули выходят на температуру за 5 мин это понятно, но можно же и как то одтянуть это время радиатором или резервуаром с жидкостью до 10-15 мин, да и переключения не обязательно на 30 мин ставить можно на 10-15 , думаю будет не критично.. а за кегу конечно спасибо, жаль что я живу в Норильске пересылка дорого обойдётся🤣

    А что, пиво в кегах у вас не продают?))
    Крышечку зачем плотно закручивать, так, прикрыли сверху. У меня канистра полностью открытая стояла, вот вода и высыхала.
    Насчет текстолита, стекла и прочего - поле для творчества здесь безгранично. Исходя из соотношения цена-качество и свойства мне эти модули спалить пока не жалко.
Можно поставить 30-ти ваттные. Может, полегче им будет...

Anikolai3 [1421350]: С розливным пивом у нас напряженка в основном всё по таре розлито, да и не по фэншую в кеге будет. Можно попробовать по эксперементировать с канистрой 5 ти литровой пластиковой , прорезать в ней отверстие как у вас на фото , а нутрь засунуть пакет полеэтиленовый или для запекания, в него уже заливать воду. Накипи можно будет избежать

    В пакете-то можно и в железной канистре, нет влаги - нет пары. Но пакет это дополнительная теплоизоляция.

Anikolai3 [1421487]: можно и в железной, но её нет под рукой, есть пластиковые из под спирта, хочу их расставить по углам на полках под потолком с этими светодиодами как придут с алиэкспресса, в канистры залью дестилированую воду и незамерзайку, и в одну попробую простую воду через пакет посмотрим какой первый выйдет из строя

А зимой вода замерзнет, канистру начнёт пучить и герметик отойдет и побежит, нет?

Anikolai3 [1421836]: в прошлом году оставлял 2 канистры с водой по 10 литров, разницы не заметил чтобы их раздуло, бока были ровные. Для подстраховки можно палочку из пенопласта вырезать и туда положить , при расширении вода пенопласт должна сдавить раньше чем раздуть канистру . Но это в теории)). Обычно так в деревнях делают, чтобы металлическую емкость не разорвало с дождевой водой туда кидаю деревянную доску или палку на зиму. В местах где нужно наносить герметик наждачкой зачистить , чтобы поверхность была более шероховатой, тогда он держать будет более мение

Для пластиковой канистры предполагалось сделать шайбу по размеру матрицы и пластик зажимать между ней и матрицей. Для обеспечения плотного прилегания. Тогда и герметик, есть надежда, что не отслоится.
    А насчёт полена в бочку - однако не уверен.

Шайбу в любом случае ставить нужно будет иначе затянуть крепления плотно не получится. По температуре силикон вроде как от -50 до свыше 200 держать должен. В любом случае методом проб и ошибок что нибудь да получится. На подстраховке будут канистры с незамерзайкой чтобы зимой в гараже без света не остаться

Anikolai3 [1421855]: В общем в 4 х пластиковых канистрах по 5 литров прорезал отверстия, матрицы прикрепил через селикон на заклепки, шайбы и болты ставить не стал. Эксперементировать с жикостями тоже не стал, везде залил тосол. Пол месяца полет нормальный, дальше будем поглядеть