¬ŅQuieres LED eternos? Descubra soldadores y archivos. O iluminaci√≥n casera casera



√Črase una vez, cuando todav√≠a estaba en la escuela, y en el patio estaba el final de la perestroika, mi t√≠o (que me hab√≠a inculcado un inter√©s en la electr√≥nica) trajo a casa una bolsa llevada a trav√©s de la entrada de la f√°brica del bien . En realidad, tra√≠a esas bolsas a casa con bastante regularidad, reponiendo los suministros almacenados en el sof√°. Este sof√°, como te puedes imaginar, hizo se√Īas y, a veces, en ausencia de mi t√≠o, lo mir√© con entusiasmo. Pero algo de esta bolsa no lleg√≥ al sof√°, pero cay√≥ en mis manos. Mi t√≠o me entreg√≥ un paquete, aproximadamente diez, de la placa de pruebas, y una nueva caja de LED sin abrir, escasa y no barata en ese momento. Adem√°s, los LED no eran simples: en lugar de la marca habitual AL-algo, hab√≠a un c√≥digo de cuatro d√≠gitos en la caja, seg√ļn tengo entendido, eran experimentales. Y eran brillantes. En comparaci√≥n con los habituales AL307 o AL310, son simplemente deslumbrantes. Y adem√°s, hab√≠a muchos de ellos: 50 piezas.

La idea de "d√≥nde aplicar esta riqueza" surgi√≥ instant√°neamente: los LED se conectaron a uno de los maniqu√≠es: cu√°ntos subieron (no todos entraron), y una magn√≠fica l√°mpara roja para imprimir fotos sali√≥ de ellos que absolutamente no ilumin√≥ el papel fotogr√°fico, incluso a quemarropa. Sin embargo, aprend√≠ de inmediato que "los LED no se calientan", esto es una mentira, as√≠ que tuve que reducir la corriente a la mitad, de 10 mA por LED a 5. Y despu√©s de medio a√Īo de operaci√≥n exitosa, tambi√©n aprend√≠ que "los LED no se queman "- esto tampoco es cierto: el primer LED del conjunto se apag√≥, result√≥ estar roto. Y con el tiempo, y la l√°mpara entera cay√≥ en mal estado.

Y ahora escucho nuevamente de cada plancha sobre bombillas LED "eternas", y en casa por el a√Īo incompleto de transici√≥n a las l√°mparas LED, la tercera en una fila ya se ha apagado.

¬ŅPor qu√© las bombillas LED no duran para siempre?


S√≠, porque no hay nada eterno. LED, adem√°s, una cosa delgada. Literalmente En su estructura hay capas con un grosor de unos pocos nan√≥metros, que forman pozos cu√°nticos. La difusi√≥n y la electromigraci√≥n a tales capas son despiadadas: las erosionan, crean defectos, reducen gradualmente la salida de luz y aumentan la probabilidad de una cat√°strofe en la escala de un cristal diminuto, en el cual, por cierto, se libera energ√≠a lum√≠nica y t√©rmica, cuyo valor espec√≠fico por cent√≠metro c√ļbico de la uni√≥n pn puede ser solo compare con una explosi√≥n nuclear (un poco exagerado, pero calcule la densidad de energ√≠a usted mismo). Cuanto m√°s caliente est√© el LED, m√°s r√°pidos ser√°n todos estos procesos negativos. Y √©l, como ya sabemos, se est√° calentando. Se calienta incluso cuando una corriente de 10 miliamperios fluye a trav√©s de √©l. Y a√ļn m√°s, cuando es un dispositivo potente, la corriente a trav√©s de la cual es de al menos 100 mA, y a veces, y amperios, e incluso tres amperios. Y a pesar de la eficiencia energ√©tica total de los LED, una fracci√≥n significativa de la electricidad suministrada al LED se calienta. De dos tercios a tres cuartos.

¬ŅY d√≥nde enfriar los LED en la bombilla LED? Y en ninguna parte, en general. El LED en s√≠ est√° dise√Īado para que pueda enfriarse. El cristal se suelda a una base masiva hecha de cobre o cer√°mica altamente conductora de calor, esta base tiene una plataforma especial para soldar a un disipador de calor externo, en cuya funci√≥n es una placa con un sustrato de aluminio o cobre. Y este sustrato, en teor√≠a, debe atornillarse con grasa t√©rmica a un buen radiador con un √°rea grande. Y est√° atornillado en el mejor de los casos a la carcasa met√°lica de la l√°mpara LED, cuya √°rea es completamente insuficiente para disipar m√°s de unos pocos vatios de calor, e incluso en un techo cerrado. En el peor de los casos, el caso es generalmente de pl√°stico, y el calor del conductor y de una bombilla que no se ha apagado y se ha perdido en los intestinos todav√≠a entra en este caso. Por lo tanto, los LED se fr√≠en a una temperatura superior a 100, o incluso 130 ¬į C. Y, por cierto, no solo los LED, sino tambi√©n un controlador, que a menudo tambi√©n falla.

Que hacer


Uno de cada tres. O nosotros, dejando el viejo candelabro en su lugar, colocamos bombillas en él. Se calentarán menos y tienen más probabilidades de vivir mucho tiempo. Por supuesto, la habitación se oscurecerá: volveremos a la época en que las bombillas de 25 vatios se dejaron en la lámpara de la economía y la seguridad contra incendios, dejándolas en lugar de ahorradores de energía de quince vatios, que hicieron una habitación oscura de la guarida oscura en la que es agradable estar.

O compramos una nueva l√°mpara de ara√Īa en la que puede atornillar m√°s bombillas. As√≠ que nos quedaremos con una habitaci√≥n luminosa y obtendremos una vida (posiblemente) m√°s larga de las bombillas. Solo habr√° que gastar un candelabro, como una bombilla.

Y, por √ļltimo, la tercera opci√≥n: olvidamos el concepto mismo de "l√°mpara LED" como una pesadilla y colocamos la l√°mpara LED especialmente dise√Īada. Pensado tanto en t√©rminos del buen uso del flujo luminoso (para l√°mparas LED del tipo "pera colgante - no se puede comer", esto no siempre es bueno en dispositivos dise√Īados para l√°mparas incandescentes - brillan de lado y hacia atr√°s de manera deficiente), y en t√©rminos de enfriamiento de calidad.

El mercado


Hay tales l√°mparas en el mercado. Pero en su mayor parte son, en primer lugar, caros y, en segundo lugar, terribles. Estos son artilugios industriales que son apropiados en el garaje, taller, en el piso comercial del hipermercado, en la oficina, finalmente, pero no en el apartamento. No, hay l√°mparas hermosas y de dise√Īo muy impresionantes. Pero, en primer lugar, nuevamente, el precio y, en segundo lugar, el enfriamiento se sacrific√≥ por el dise√Īo.

Por lo tanto, el cl√°sico candelabro chino de panqueques LED tiene cincuenta vatios de LED colocados en una placa de aluminio en forma de anillo con un di√°metro de 45 cm y un ancho de 8 cent√≠metros. Y eso es todo. No tienes un cuerpo con aletas, nada. Y de nuevo, el tablero est√° en un caso casi totalmente cerrado. Bueno, al menos el conductor est√° un poco fuera. Veredicto: vivir√° como una bombilla LED. Solo cuando muera, no ser√° necesario cambiar una bombilla por 150 rublos, sino una l√°mpara de ara√Īa por cinco a diez mil.

En general, parece haber una salida: manos h√°biles.

L√°mpara hecha en casa: dise√Īo


Debo decir de inmediato: la l√°mpara no estar√° en la tira de LED y sin bluetooth.

Para empezar, calculemos cu√°nta luz necesitamos. Es una cuesti√≥n de gustos, pero me encanta cuando hay luz en la casa. Amo cada crep√ļsculo √≠ntimo en ocasiones especiales, en un ambiente rom√°ntico, pero en la vida ordinaria me pone triste. Se puede contar en todos los sentidos, pero aprovechar√© el hecho de que la habitaci√≥n estaba bien con una l√°mpara de ara√Īa con cinco ahorros de energ√≠a de 15 vatios cada uno, cada uno con 950 l√ļmenes. Es decir, 5 kilol√ļmenes ser√°n suficientes para nosotros. Ahora vamos al sitio web de Cree, encontramos su hoja de datos en los m√≥dulos CXA2530. ¬ŅPor qu√© exactamente en ellos? S√≠, porque tengo varias piezas de dichos m√≥dulos, y es conveniente trabajar con ellos: los cables simplemente se sueldan a ellos, y los m√≥dulos mismos se montan directamente en el radiador usando la brida adjunta. Y es f√°cil comprarlos: una conocida tienda en l√≠nea china para ayudar. Mis m√≥dulos de haz luminoso T4 existentes, esto corresponde a un flujo luminoso nominal de 3440-3680 lm. Elimine inmediatamente el 20% de esta cifra; se perder√°n en el difusor. Obtenemos el flujo luminoso de 2750-2950 lm, y dado que este flujo se obtiene con una potencia de aproximadamente 30 W, obtenemos la potencia requerida para la iluminaci√≥n (sumada a los LED) de aproximadamente 50 W. Como nuestra habitaci√≥n es larga, retiraremos la l√°mpara del centro y haremos dos l√°mparas id√©nticas de 25 vatios cada una.

Tomando la eficiencia de los LED al 25% (una estimación bastante conservadora es probablemente mejor, pero ciertamente no peor), descubrimos que se liberan 18.75 W de calor en cada lámpara. Y nuestra tarea es elegir un radiador para esta disipación de calor. Así es como lo hacemos.

Procederemos de la temperatura m√°xima del cristal $ T_j $ = 85 ¬į C y temperatura ambiente $ T_a $ = 35 ¬į C. Eso es $ \ Delta T = T_j-T_a $ = 50 ¬į C. La diferencia de temperatura es proporcional a la potencia disipada, y el coeficiente de proporcionalidad se llama resistencia t√©rmica: $ R = \ frac {\ Delta T} {P} $ , y se mide en grados Kelvin (o grados Celsius) por vatio. En nuestro caso, la resistencia t√©rmica del entorno cristalino debe ser igual a 2 ¬į C / W.
¬ŅEn qu√© consiste la resistencia t√©rmica? Su primer componente es la resistencia t√©rmica inherente a la carcasa del LED. Cree no da este valor directamente en la hoja de datos, ofreciendo usar un horario extra√Īo, pero en publicaciones anteriores en revistas sobre el lanzamiento de nuevas matrices de LED, se indic√≥ el valor de 0.8 ¬į C / W.

El segundo componente del valor total de la resistencia t√©rmica es la resistencia creada por la capa de pasta t√©rmica entre el cuerpo y el radiador. Como pasta t√©rmica, tomaremos el viejo Alsil-3, con conductividad t√©rmica. $ \ lambda $ = 1.7-2 W / m * K. Con una capa de pasta con un espesor de 50 őľm y una superficie de disipaci√≥n de calor de 2.8 $ cm ^ 2 $ (√°rea de un c√≠rculo con un di√°metro de 19 mm debajo de la superficie radiante de la matriz) obtenemos $ R = \ frac {h} {\ lambda S} = \ frac {5 \ cdot10 ^ {- 5} m} {1.7 W / (m \ cdot K) \ cdot 2.8 \ cdot 10 ^ {- 4} m ^ 2} $ = 0.105 ¬į C / W.

Entonces, tenemos 1.1 ¬į C / W en el radiador. En base a esta figura, elegimos un radiador, arrojando alrededor del 30 por ciento "en una mentira", en la propagaci√≥n del calor de una matriz peque√Īa y en el hecho de que el radiador no estar√° orientado de manera √≥ptima en el espacio. Por ejemplo, un perfil AVM-076 con un tama√Īo de secci√≥n de 176x40 mm y una resistencia t√©rmica de una pieza con una longitud de 100 mm 0.5 ¬į C / W es adecuado para nosotros. Una pieza de este perfil con una longitud de 80-100 mm es suficiente para nosotros. 100 mm son piezas est√°ndar que est√°n disponibles comercialmente, 80 deben solicitarse al fabricante (Mec√°nica virtual, virtumech.ru ), esta opci√≥n parece algo m√°s est√©tica debido al menor ancho.

Queda por elegir un conductor. Los criterios para su selección son la corriente y los límites operativos de la tensión de salida. Se obtiene una potencia de 25 W a una corriente de aproximadamente 0.7 A, el voltaje en la matriz será de aproximadamente 35-36 V.

Construcción


Despu√©s de pasar por varias opciones para el dise√Īo de la l√°mpara, me decid√≠ por un difusor hecho de pl√°stico mate transl√ļcido, que tiene la apariencia de un semicilindro. Esta forma se obtiene de la manera m√°s simple: uniendo una placa curva a los lados del radiador. El m√©todo de montaje es bastante arbitrario: en tornillos con placas de presi√≥n, en pegamento, utilic√© la cinta roja de doble cara "Momento". Como difusor, utilic√© una pel√≠cula de dispersi√≥n de la luz de fondo de un monitor LCD roto: tiene una transmisi√≥n de luz muy buena. Tambi√©n puede cubrirse con una pel√≠cula abrasiva para imprimir en una impresora l√°ser o cualquier otra pel√≠cula pl√°stica densa.

La matriz con cables pre-soldados se instala utilizando la brida completa en el centro del radiador con dos tornillos M3 (las tuercas son incómodas de usar, por lo que debe trabajar con un grifo). Antes de pegar el difusor, se recomienda que la superficie plana sin matriz del radiador se pegue con cinta de aluminio o se pinte con pintura blanca, esto reducirá la pérdida de luz.



Con respecto a la pasta t√©rmica: me gustar√≠a se√Īalar que no se recomienda el uso de pasta t√©rmica oscura: reducir√° el flujo luminoso en un 10 por ciento. Lo not√© bien en dos copias, una de las cuales hice con Alsil-3, pero la segunda no fue suficiente y utilic√© la pasta del kit Scythe cooler, que ten√≠a un color gris oscuro. La diferencia al medir con un medidor de luz es obvia. Adem√°s, no tiene sentido utilizar aleaciones t√©rmicas m√°s caras que las de alsil con mayor conductividad t√©rmica: en el peor de los casos, un par de grados caen sobre alsil, no har√°n el tiempo.

Después de ensamblar la primera luminaria (en la que utilicé un radiador del procesador Pentium II y que se instaló en la cocina, tiene una potencia ligeramente inferior en la región de 15 W), decidí colocar no una matriz, sino dos en las luminarias de la habitación, "manchó" reflejó la luz en el difusor y la hizo más cómoda. En este caso, sería más razonable instalar módulos menos potentes, por ejemplo, CXA1820. Los módulos están conectados en paralelo, esto no causó consecuencias indeseables en la forma de una distribución desigual de corriente entre ellos: ambas matrices brillan igualmente en el ojo. Pero por si acaso, nivelé la longitud de los cables conductores.

Montaje en el techo conmigo, con la ayuda de un balancín de alambre rígido de acero con un diámetro de 2 mm, cuyos extremos se enroscan en los orificios de las aletas extremas del radiador y se doblan. Un gancho unido al techo está enganchado al centro de la viga, de tal longitud que hay un par de centímetros entre el techo tensado y el radiador. El conductor está escondido detrás de un techo tensado. Si las lámparas estuvieran hechas hasta el techo, los radiadores también podrían estar ocultos en él.

La superficie del radiador se puede pintar de negro con un marcador permanente o una capa delgada de lata de aerosol (no es necesario el espesor - aislamiento térmico). Y no se puede pintar, sus ojos no son particularmente insensibles.

Resultados




Es luz Debajo de las l√°mparas a la altura de la encimera: 450 lux, en el medio de la habitaci√≥n, 380 lux. La luz es c√≥moda, la reproducci√≥n del color es bastante (aunque en la cocina result√≥ que la carne cruda bajo esta luz parece estar ligeramente te√Īida con jugo de ar√°ndano). Los radiadores despu√©s de muchas horas de trabajo est√°n calientes, pero no calientes. El parpadeo es cero (m√©rito de los controladores de calidad).

Y a precios: las matrices cuestan 550 rublos cada una (el curso ha cambiado, por supuesto), radiadores - 600 rublos, conductores - 250 rublos, la película fue gratis. Total - 2200 + 1200 + 500 = 3900 rublos. Más dos o tres horas de trabajo.

Source: https://habr.com/ru/post/437420/


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