Отвод тепла от LED. Нестандартные условия.

[Курдль]

Привет!

Переделываю старую подводную вспышку в светодиодный осветитель.

Все элементы есть, их совместная работа проверена. Т.е. 2 аккумулятора 18650, повышающий импульсный источник питания и блок светодиодов якобы Cree XP-G на якобы 50 Вт. 

Я на святость этих светодиодов не претендую и вполне удовлетворюсь потребляемой мощностью 30 Вт.

Я знал, что мощные светодиоды греются, но не знал, что настолько

Кроме того - у меня непреодолимая проблема - устройство запечатано в герметичный пластиковый бокс, который нельзя сверлить и т.п.

Как организовать отвод тепла от светодиодов, если его нельзя передать никакой внешней среде?

Сколько градусов выдержат типовые мощные светодиоды и на протяжении какого времени?

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Rede RED]

Если все в  запаянном блоке = то лучшее враг хорошего.

- Чтобы  работало лучше = покрасить в красный цвет

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Курдль]

5 минут назад, Rede RED сказал:

Если все в  запаянном блоке = то лучшее враг хорошего.

- Чтобы  работало лучше = покрасить в красный цвет

Что именно в запаянном блоке? Светодиоды (10 шт) - на одной медной пластине. Возможно в проветриваемом корпусе этого бы хватило для поддержания допустимой температуры. Но не внутри тесного аквабокса.

К тому же там могут пострадать и другие детали (те же аккумуляторы).

В красный цвет красить бесполезно, ибо устройство - подводное, а под воду красный свет не проникает (глубже 15 метров).

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Dr. West]

36 минут назад, Курдль сказал:

герметичный пластиковый бокс, который нельзя сверлить и т.п.

Как организовать отвод тепла от светодиодов,

В данной постановке вопроса, ответ - никак. Либо убрать ограничения, либо отказаться от затеи.

[Курдль]

2 минуты назад, Dr. West сказал:

В данной постановке вопроса, ответ - никак. Либо убрать ограничения, либо отказаться от затеи.

Я перечислил не все условия.  Есть еще 4-е измерение: время.

Можно ограничить время работы, сливая тепло в какое-то теплоёмкое тело. 

Среднестатистический дайв длится 45 минут. А съемка может быть вообще эпизодической (на минуту-две включил, отснял, отключил). 

А как всплыл - пара часов на неспешное остывание всяко найдется.

[Dr. West]

Ну и как вы намерены "сливать тепло в другое тело", да ещё под водой, если бокс нельзя вскрывать и делать отверстия?

[fant]

1 час назад, Курдль сказал:

герметичный пластиковый бокс, который нельзя сверлить

Аккумуляторы снаружи ? Или устанавливаются внутрь и потом блок запечатывается ?

[Курдль]

15 минут назад, Dr. West сказал:

Ну и как вы намерены "сливать тепло в другое тело", да ещё под водой, если бокс нельзя вскрывать и делать отверстия?

Энтропия сделает всё за меня  

Я не говорил, что бокс вообще полностью теплонепроницаем. Пластмасса имеет какую-никакую теплопроводность. 

Идея - смонтировать светодиодный блок на теплопроводной болванке, имеющей большую массу (~0.1 кг). Возможно её теплоёмкости хватит, чтобы поглощать избыточное тепло в заданном промежутке времени. А после работы - пусть неспешно отдает это тепло через воздух внутри бокса и его пластиковые стенки наружу.

[сенька]

Я так понял @Курдль вы его включали на воздухе и от этого фонарь сильно грелся, под водой , когда фонарь попадёт в среду его прямого назначения я думаю он сильно греться не будет, потому как вода будет забирать тепло с корпуса фонаря. Это как глубинный водяной насос, если его включить не погружая в воду, через минут 5 он пустит дым, а в воде он может и час проработать.

[Курдль]

34 минуты назад, fant сказал:

Аккумуляторы снаружи ? Или устанавливаются внутрь и потом блок запечатывается ?

Аккумуляторы внутри. Бокс закрывается крышкой, герметизированной 2-мя резиновыми кольцами (O-Ring)

 

9 минут назад, сенька сказал:

вы его включали на воздухе и от этого фонарь сильно грелся, под водой , когда фонарь попадёт в среду его прямого назначения я думаю он сильно греться не будет

Я его еще нигде не включал, кроме как на стенде испытывал совместную работу всех его элементов.

За пару минут светодиодный блок разогревался более, чем на 70* (прикоснуться к нему уже проблематично).

Из этого я сделал вывод, что следует искать решение с теплоотводом.

[KomSoft]

33 minutes ago, Курдль said:

смонтировать светодиодный блок на теплопроводной болванке, имеющей большую массу (~0.1 кг).

Уже противоречие с 

1 hour ago, Курдль said:

запечатано в герметичный пластиковый бокс, который нельзя сверлить

Если вы откроете для монтажа - сделайте так, чтобы эта пластина/болванка напрямую отдавала тепло в воду. А остальное загерметезируйте. 

Если бокс раскрывается, например, пополам - берете пластину, на одну сторону светодиоды с половиной бокса, на вторую остальные потроха с половиной бокса (или подходящую коробку. Пластину взять достаточной площади, чтобы по краям накрутить еще радиаторов.

[Курдль]

1 минуту назад, KomSoft сказал:

Уже противоречие с 

Нет противоречия. Возможно я недостаточно корректно выразил свою мысль. 

Массивная болванка - внутри корпуса. Просто она должна служить для быстрого приёма тепла от источника, а потом (после активного использования) - может медленно рассеивать его в среду.

Легкого пути отводить тепло в воду я не вижу. Не зря мощные подводные фонари делают из алюминия.

[BARS_]

2 часа назад, Курдль сказал:

Все элементы есть, их совместная работа проверена. Т.е. 2 аккумулятора 18650, повышающий импульсный источник питания и блок светодиодов якобы Cree XP-G на якобы 50 Вт. 

Для начала надо замерить ток и напряжение на светодиода чтобы хоть примерно прикинуть тепловыделение (КПД светодиода ~35%. А тут может быть и ниже).

На счет охлаждения. Не проще ли сделать алюминиевый корпус? Или в качестве одной стенки этого корпуса поставить радиатор.

[DoG70]

2 часа назад, Курдль сказал:

Переделываю старую подводную вспышку в светодиодный осветитель.

Если переделка подразумевает некоторую свободу, то я бы предусмотрел, часть радиатора для светодиодов "на улице", т.е. в воде. Радиатор сделать разъемным. Внешнюю и внутреннюю часть радиатора соединить "ногой", проходящей через пластиковый корпус с уплотнением герметиком. Сечение подобрать экспериментально.  Хоть по вашему ТЗ корпус сверлить и нельзя, но ИМХО организовать в маленьком герметичном боксе отвод тепла от 30-50 Вт будет проблематично. 

Изменено 15 октября, 2018 пользователем DoG70

[Курдль]

42 минуты назад, BARS_ сказал:

Для начала надо замерить ток и напряжение на светодиода чтобы хоть примерно прикинуть тепловыделение

Я и так могу сказать, что предельная электрическая мощность блока светодиодов - 50 Вт. Я планирую снизить его до 30 Вт (иначе аккумуляторы работаю на запредельных токах).

43 минуты назад, BARS_ сказал:

Не проще ли сделать алюминиевый корпус?

При наличии промышленного многокоординатного станка с ЧПУ - как нефиг делать

Но у меня его нет

Зато есть готовый корпус и всё остальное. Как Вы понимаете, соблазн сделать это из говна и палок того, что есть - очень велик.

26 минут назад, DoG70 сказал:

Если переделка подразумевает некоторую свободу, то я бы предусмотрел, часть радиатора для светодиодов "на улице"

Я бы не сказал, что вмешательство в герметичность корпуса - полное табу. Но зная свои возможности, я сомневаюсь в успехе.

Как вывести через корпус тело радиатора при том, что корпус - совокупность криволинейных поверхностей?

Кроме того, он будет испытывать давление до 4кгс/см.кв. А это влечет за собой деформацию и высокую нагрузку на швы.

[BARS_]

1 минуту назад, Курдль сказал:

Я и так могу сказать, что предельная электрическая мощность блока светодиодов - 50 Вт. Я планирую снизить его до 30 Вт (иначе аккумуляторы работаю на запредельных токах).

Так я тоже много чего могу сказать. Надо измерить именно РЕАЛЬНЫЕ параметры.

 

1 минуту назад, Курдль сказал:

При наличии промышленного многокоординатного станка с ЧПУ - как нефиг делать

Китайцы продают кучу разных корпусов.

 

3 минуты назад, Курдль сказал:

Как вывести через корпус тело радиатора при том, что корпус - совокупность криволинейных поверхностей?

Это зависит от корпуса. В крайнем случае сделать 3Д модель и обратиться в мастерскую с фрезером. Самый простой вариант поставить внутри алюминиевую болванку с выступом, проходящим сквозь корпус. При условии того, что болванка - тело вращения, работа сводится к простой токарке и делается за копейки. Болванка со светодиодами ставится в корпус, герметизируется (силикон для аквариумов в помощь), а снаружи к ней прикручивается радиатор.

[Курдль]

5 минут назад, BARS_ сказал:

В крайнем случае сделать 3Д модель и обратиться в мастерскую с фрезером.

Я умею разрабатывать твердотельные модели и обращался к фрезеровщикам. Простенькое изделие, размером 50*50*30 мм из Д16 обошлось мне в $40.

Тогда чем выводить радиатор наружу, не проще ли подвести воду к  полому радиатору, находящемуся в корпусе осветителя? (пусть самотёком циркулирует там )

[noise]

2 часа назад, Курдль сказал:

Переделываю старую подводную вспышку в светодиодный осветитель... у меня непреодолимая проблема - устройство запечатано в герметичный пластиковый бокс, который нельзя сверлить и т.п. ... Как организовать отвод тепла от светодиодов, если его нельзя передать никакой внешней среде?

Как вы собираетесь переделывать  вспышку на светодиодную, без возможность попасть внутрь...?

[Курдль]

4 минуты назад, noise сказал:

Как вы собираетесь переделывать  вспышку на светодиодную, без возможность попасть внутрь...?

Извиняюсь за некорректную формулировку: "запечатано"  - это фигуральное выражение. На самом деле - помещено. Конструкция приведена выше на фотке. На ней видна крышка, открывающая доступ ко всем внутренностям.

[noise]

Только что, Курдль сказал:

 Конструкция приведена выше на фотке. На ней видна крышка, открывающая доступ ко всем внутренностям.

Понятно... Просто я не прочитал все нижние посты после первого.

[DoG70]

@Курдль , т.е. сделать радиатор раздельным и уплотнить небольшую перемычку, выходящую наружу, герметиком вы побаиваетесь, а

2 часа назад, Курдль сказал:

 подвести воду к  полому радиатору, находящемуся в корпусе осветителя

не страшно?   Сделайте несколько фоток с разных ракурсов, может смогу более четкий план действий предложить.

[Курдль]

2 часа назад, DoG70 сказал:

не страшно?   Сделайте несколько фоток с разных ракурсов, может смогу более четкий план действий предложить.

Страшно! Поэтому все прожекты с выводом тепла наружу скорее всего останутся на бумаге.

Замерил параметры в минимально приемлемом для меня по мощности (освещенности объектов) режиме: выходной ток 0.5 А при напряжении 28 В.

Блок светодиодов при этом за минуту нагревается до +52*

 

[DoG70]

10 часов назад, Курдль сказал:

Поэтому все прожекты с выводом тепла наружу скорее всего останутся на бумаге.

Оптимистично, ага 

Т.е. разборный корпус с электроникой, аккумуляторами и диодами помещается еще в один корпус? Иголка в яйце, яйцо в утке, утка в зайце......

[Dr. West]

Имхо, лучше потратиться на новый корпус (новый прожектор), изначально спроектированный под задачу, чем пытаться получить желаемое из этого.

Размещать некое нагретое "тело" рядом с литиевыми батареями (которые, кстати, на таких токах и сами не замерзнут) - тоже ничего хорошего. Да и сколько там этого тела уместится?

Изменено 16 октября, 2018 пользователем Dr. West

[РадиоНастройщик]

Корпус такой хитрый, что ничего с ним не сделать.Единственный выход - вынести пластину-радиатор со светодиодами наружу, чтобы погружать непосредственно в воду. Со стороны светодиодов вырезать кусок оргстекла и закрыть светодиоды. По краю пройти герметиком или эпоксидка. Обратную сторону пластины защитить от воды краской, чтобы не разъедало или промазать эпоксидкой. Получится вечная конструкция и греться не будет вообще. Это самый быстрый способ и мудрить не надо. А в корпусе пусть лежит батарея, все штатно. Корпус с батареей и радиатор со светодиодами соединить 2 проводами, загерметизировать вход в корпус проводов - вообще нет проблем.