تريد المصابيح الأبدية؟ كشف لحام الحديد والملفات. أو الإضاءة محلية الصنع محلية الصنع

ذات مرة ، عندما كنت لا أزال في المدرسة ، وفي الفناء كانت هناك نهاية البيريسترويكا ، أحضر عمي (الذي غرس اهتمامي بالالكترونيات) إلى المنزل حقيبة حملت عبر مدخل مصنع الخير . في الواقع ، أحضر هذه الحقائب إلى المنزل بشكل منتظم ، لتجديد اللوازم المخزنة في الأريكة. هذه الأريكة ، كما قد تتخيلها ، وأحياناً ، في غياب عمي ، نظرت إليها بحماس. لكن شيئا ما من هذه الحقيبة لم يكن على الأريكة ، لكنه وقع في يدي. سلم لي عمي حزمة - حوالي عشرة - من اللوح ، وصندوق جديد مفتوح من الندرة ، وليس رخيصًا في ذلك الوقت. علاوة على ذلك ، لم تكن مصابيح LED بسيطة: بدلاً من وضع علامة AL المعتادة ، كان هناك رمز مكون من أربعة أرقام في المربع ، كما أفهمها ، كانت تجريبية. وكانوا مشرقين. بالمقارنة مع AL307 أو AL310 المعتادة ، فهي ببساطة مبهرة. وإلى جانب ذلك ، كان هناك الكثير منهم - 50 قطعة.

ظهرت فكرة "أين يتم تطبيق هذه الثروة" على الفور: تم توصيل مصابيح LED بإحدى الدمى - عدد تسلق (وليس كل ما في) ، وخرج مصباح أحمر رائع لطباعة الصور منها التي بالتأكيد لا تضيء ورق الصور حتى في مجموعة فارغة نقطة. ومع ذلك ، علمت على الفور أن "LEDs لا تسخن" - هذه كذبة ، لذلك اضطررت إلى تقليل التيار بمقدار النصف ، من 10 مللي أمبير لكل LED إلى 5. وبعد ستة أشهر أخرى من التشغيل الناجح ، تعلمت أيضًا أن "LEDs لا تحترق" "- هذا ليس صحيحًا أيضًا: لقد خرج المصباح الأول في التجميع وكسر. ومع مرور الوقت ، سقط المصباح بالكامل في حالة سيئة.

والآن ، أسمع مرة أخرى من كل حديد عن مصابيح LED "الأبدية" ، وفي المنزل لمدة سنة غير مكتملة للانتقال إلى مصابيح LED ، فقد تم بالفعل حرق الثالثة على التوالي.

لماذا لمبات LED لا تستمر إلى الأبد؟

نعم ، لأنه لا يوجد شيء أبدي. الصمام ، بالإضافة إلى ذلك - شيء رقيقة. حرفيا. في هيكلها هناك طبقات بسماكة بضعة نانومتر ، والتي تشكل آبار الكم. الانتشار والانتقال الكهربي إلى مثل هذه الطبقات لا يرحمان - إنهما يؤديان إلى تآكلهما ، ويخلقان عيوبًا ، ويقللان تدريجياً من ناتج الضوء ويزيدان احتمال وقوع كارثة على مقياس بلورة صغيرة ، يتم خلالها إطلاق الطاقة الضوئية والحرارية ، القيمة المحددة لكل سنتيمتر مكعب من تقاطع pn قارن فقط مع انفجار نووي (مبالغ فيه بعض الشيء ، ولكن اكتشف كثافة الطاقة بنفسك). كلما زادت حرارة المصباح ، زادت سرعة كل هذه العمليات السلبية. وهو ، كما نعلم بالفعل ، يسخن. يتم تسخينه حتى عندما يتدفق تيار من 10 مللي أمبير من خلاله. والأكثر من ذلك - عندما يكون جهازًا قويًا ، يكون التيار من خلاله 100 مللي أمبير على الأقل ، وأحيانًا - وأمبيرات ، وحتى ثلاثة أمبيرات. وعلى الرغم من الكفاءة الكاملة للطاقة في LEDs ، فإن جزءًا كبيرًا من الكهرباء التي يتم توفيرها إلى LED يتم تسخينه. من الثلثين إلى ثلاثة أرباع.

وأين لتبريد المصابيح في لمبة LED؟ وليس في أي مكان ، إلى حد كبير. تم تصميم LED نفسه بحيث يمكن تبريده. يتم لحام الكريستال بقاعدة ضخمة مصنوعة من النحاس أو السيراميك عالي الحرارة ، هذه القاعدة بها منصة خاصة للحام إلى مصفاة حرارة خارجية ، والتي يتمثل دورها في لوحة ذات قاعدة من الألومنيوم أو النحاس. وهذا الركيزة ، من الناحية النظرية ، ينبغي أن يكون مشدودًا من خلال الشحم الحراري إلى مشعاع جيد بمساحة كبيرة. ويتم تثبيته في أحسن الأحوال بالغطاء المعدني لمصباح LED ، والتي لا تكفي مساحتها تمامًا لتبديد أكثر من بضع واط من الحرارة ، وحتى في سقف مغلق. في أسوأ الحالات ، تكون العلبة بلاستيكية عمومًا ، ولا تزال هذه الحرارة ناتجة عن المشغل ومن المصباح الكهربائي الذي لم يخرج ويضيع في الأمعاء. وبالتالي فإن LEDs مقلية عند درجة حرارة تزيد عن 100 ، أو حتى 130 درجة مئوية. وبالمناسبة ، ليس فقط المصابيح ، ولكن أيضا سائق ، والذي غالبا ما يفشل أيضا.

ماذا تفعل؟

واحد من ثلاثة. أو نحن ، مع ترك الثريا القديمة في مكانها ، وضعنا المصابيح الكهربائية فيها. سوف تسخن بدرجة أقل ويكونون أكثر عرضة للعيش لفترة طويلة. بالطبع ، ستصبح الغرفة مظلمة: سنعود إلى الوقت الذي تركت فيه المصابيح الكهربائية بقدرة 25 وات في الثريا من الاقتصاد والسلامة من الحرائق ، تاركةً لها مكانًا لمدخرات الطاقة بخمسة عشر واطًا ، الأمر الذي جعل غرفة مظلمة من عتمة الظلام التي يسعدنا أن نكون فيها.

أو نشتري ثريا جديدة يمكنك من خلالها تثبيت المزيد من المصابيح. لذلك سنبقى مع غرفة مشرقة والحصول على حياة أطول (ربما) من المصابيح. فقط الثريا ، مثل المصباح الكهربائي ، يجب إنفاقها.

وأخيراً ، الخيار الثالث: ننسى مفهوم "مصباح LED" ذاته باعتباره كابوسًا ونضع مصباح LED المصمم خصيصًا للثريا. عند التفكير جيدًا من حيث الاستخدام الجيد للتدفق المضيء (بالنسبة لمصابيح LED من النوع "الكمثرى المعلق - لا يمكنك تناول الطعام" ، فإن هذا ليس جيدًا دائمًا في الأجهزة المصممة للمصابيح المتوهجة - فهم يلمعون بشكل جانبي وظهر خلفي) ، ومن حيث جودة التبريد.

السوق

هناك مثل هذه المصابيح في السوق. لكن بالنسبة للجزء الأكبر منهم ، أولاً ، باهظة الثمن ، وثانيا ، فظيعة. هذه الأدوات الصناعية التي هي مناسبة في المرآب ، ورشة عمل ، في قاعة التداول في هايبر ماركت ، في المكتب ، وأخيرا - ولكن ليس في الشقة. لا ، هناك مصابيح جميلة ومصممة للإعجاب للغاية. لكن - أولاً ، مرة أخرى ، السعر ، وثانيًا ، تم التضحية بالتبريد للتصميم.

إذاً ، فإن ثريا LED الصينية الكلاسيكية للفطريات هي خمسون واطًا من المصابيح التي تجلس على لوح من الألمنيوم على شكل حلقة يبلغ قطرها 45 سم وعرضها 8 سنتيمترات. ليس لديك جسم به زعانف ، لا شيء. ومرة أخرى ، فإن اللوحة في حالة مغلقة بإحكام تقريبًا. حسنا ، على الأقل السائق قليلا. الحكم: سوف يعيش مثل المصباح الكهربائي LED. فقط عند وفاته ، لن يكون من الضروري تغيير المصباح الكهربائي مقابل 150 روبل ، ولكن الثريا لخمسة إلى عشرة آلاف.

بشكل عام ، يبدو أن هناك طريقة واحدة للخروج: الأيدي الماهرة.

مصباح منزلي الصنع: تصميم

يجب أن أقول على الفور: المصباح لن يكون على شريط LED وبدون بلوتوث.

بالنسبة للمبتدئين ، دعنا نقدر مقدار الضوء الذي نحتاجه. إنها مسألة ذوق ، لكني أحبها عندما يكون الضوء في المنزل. أحب كل شفق حميم في مناسبات خاصة ، في جو رومانسي ، لكن في الحياة العادية يجعلني حزينًا. يمكن حسابه بكل الطرق ، لكنني سأستفيد من حقيقة أن الغرفة كانت جيدة مع ثريا بها خمسة طاقة توفر 15 واط لكل منها 950 950 شمعة. وهذا هو ، 5 كيلوغرامات ستكون كافية بالنسبة لنا. الآن نذهب إلى موقع الويب Cree ، حيث نجد هناك ورقة البيانات على وحدات CXA2530. لماذا بالضبط عليهم؟ نعم ، لأن لدي عدة قطع من هذه الوحدات ، وهي ملائمة للعمل معها: الأسلاك ملحومة بها ببساطة ، ويتم تركيب الوحدات النمطية نفسها مباشرة على الرادياتير باستخدام الحافة المرفقة. ومن السهل شرائها - متجر صيني معروف على الإنترنت للمساعدة. بلدي وحدات الشعاع مضيئة T4 الحالية ، وهذا يتوافق مع التدفق الضوئي الاسمي 3440-3680 LM. خذ على الفور 20 ٪ من هذا الرقم - سوف تضيع على الناشر. نحصل على التدفق الضوئي الذي يتراوح ما بين 2750-2950 لومن ، وبالنظر إلى أن هذا التدفق يتم الحصول عليه بقوة حوالي 30 واط ، نحصل على الطاقة اللازمة للإضاءة (تتلخص في المصابيح) بنحو 50 واط. نظرًا لأن غرفتنا طويلة ، سنقوم بإزالة الثريا من الوسط ونصنع مصباحين متطابقين لكل منهما 25 واط.

إذا أخذنا كفاءة المصابيح بنسبة 25٪ (ربما يكون التقدير المحافظ إلى حد ما أفضل ، ولكن بالتأكيد ليس أسوأ) ، اكتشفنا أن 18.75 واط من الحرارة يتم إطلاقها في كل مصباح. ومهمتنا هي اختيار المبرد لهذا تبديد الحرارة. إليك كيف نفعل ذلك.

سننتقل من درجة حرارة البلورة القصوى $$ = 85 درجة مئوية ودرجة الحرارة المحيطة $$ = 35 درجة مئوية هذا هو $$ = 50 درجة مئوية الفرق في درجة الحرارة يتناسب مع تبديد الطاقة ، ويطلق على معامل التناسب المقاومة الحرارية: $$ ، ويقاس بالكلفين (أو درجة مئوية) لكل واط. في حالتنا ، يجب أن تكون المقاومة الحرارية للبيئة البلورية مساوية لـ 2 ° C / W.
ماذا تتكون المقاومة الحرارية؟ المكون الأول هو المقاومة الحرارية الكامنة في السكن LED نفسه. لا يعطي Cree هذه القيمة في ورقة البيانات مباشرةً ، حيث يعرض استخدام جدول غريب ، ولكن في المنشورات السابقة في المجلات حول إصدار صفائف LED الجديدة ، تمت الإشارة إلى قيمة 0.8 درجة مئوية / واط.

المكون الثاني من القيمة الإجمالية للمقاومة الحرارية هو المقاومة التي تنشأ عن طبقة اللصق الحراري بين الجسم والرادياتير. كعجينة حرارية ، سوف نأخذ Alsil-3 القديمة الجيدة ، مع التوصيل الحراري $$ = 1.7-2 واط / م * ك. مع طبقة لصق بسماكة 50 ميكرون ومساحة تبديد الحرارة 2.8 $$ (مساحة دائرة يبلغ قطرها 19 مم تحت السطح المشع للمصفوفة) نحصل عليها $$ = 0.105 درجة مئوية / دبليو

لذلك ، لدينا 1.1 درجة مئوية / ث على المبرد. بناءً على هذا الشكل ، نختار المبرد ، ونرمي حوالي 30 بالمائة "على كذب" ، على انتشار الحرارة من مصفوفة صغيرة وعلى حقيقة أن المبرد لن يكون موجهاً في الفضاء على النحو الأمثل. على سبيل المثال ، فإن المظهر الجانبي AVM-076 بحجم مقطع يبلغ 176 × 40 ملم ومقاومة حرارية للقطعة بطول 100 مم 0.5 درجة مئوية / واط مناسبة لنا. قطعة من هذا الملف الشخصي بطول 80-100 مم يكفي لنا. 100 مم عبارة عن قطع قياسية متوفرة تجارياً ، ويجب طلب 80 من الشركة المصنعة (Virtual Mechanics ، virtumech.ru ) ، يبدو هذا الخيار أكثر جمالية نظرًا لصغر العرض.

يبقى اختيار سائق. معايير اختياره هي الحالية وحدود التشغيل من الجهد الناتج. يتم الحصول على قدرة 25 وات عند تيار يبلغ حوالي 0.7 أمبير ، وسوف يكون الجهد على المصفوفة حوالي 35-36 فولت.

البناء

بعد الاطلاع على العديد من الخيارات لتصميم المصباح ، استقرت على موزع مصنوع من البلاستيك غير اللامع الشفاف ، والذي يتميز بمظهر شبه أسطوانة. يتم الحصول على هذا النموذج في أبسط طريقة - عن طريق ربط لوحة منحنية على جانبي المبرد. طريقة التثبيت تعسفية للغاية - على البراغي مع لوحات الضغط ، على الغراء - لقد استخدمت الشريط الأحمر على الوجهين "لحظة". باعتباري ناشرًا ، فقد استخدمت فيلمًا مبعثرًا من الإضاءة الخلفية لشاشة LCD مكسورة - إنه يتميز بنقل إضاءة جيد جدًا. يمكنك أيضًا تغطية فيلم كشط للطباعة على طابعة ليزر أو أي فيلم بلاستيكي كثيف آخر.

يتم تثبيت المصفوفة مع الأسلاك قبل لحام باستخدام شفة كاملة في وسط المبرد باستخدام اثنين من البراغي M3 (المكسرات غير مريح للاستخدام ، لذلك عليك أن تعمل مع الصنبور). قبل لصق الناشر ، يوصى بإلصاق السطح المسطح الخالي من المصفوفات للرادياتير بشريط ألومنيوم أو مطلية بطلاء أبيض - مما يقلل من فقد الضوء.



فيما يتعلق بالعجينة الحرارية - أود أن أشير إلى أن استخدام عجينة حرارية داكنة لا ينصح به: سوف يقلل التدفق الضوئي بنسبة 10 في المائة. لقد لاحظت ذلك جيدًا على نسختين ، إحداهما صنعتها باستخدام Alsil-3 ، لكن النسخة الثانية لم تكن كافية واستخدمت المعجون من مجموعة المبردات Scythe ، التي كان لونها رمادي غامق. الفرق عند القياس باستخدام جهاز قياس الضوء واضح. أيضًا ، ليس من المنطقي استخدام السبائك الحرارية الأكثر تكلفة من السبيل مع التوصيل الحراري العالي: في أسوأ الحالات ، بضع درجات تقع على alsil ، فإنها لن تفعل الطقس.

بعد تجميع أول وحدة إنارة (التي استعملت فيها مشعاعًا من معالج Pentium II واستقر في المطبخ ، ولديها طاقة أقل قليلاً في حدود 15 وات) ، قررت أن أضع ليس مصفوفة واحدة ، بل اثنتان في مصابيح الغرفة ، "لطخت" بقعة ضوء على الناشر وجعل الضوء أكثر راحة. في هذه الحالة ، سيكون من المعقول تركيب وحدات أقل قوة ، على سبيل المثال ، CXA1820. ترتبط الوحدات بالتوازي ، وهذا لم يسبب عواقب غير مرغوب فيها في شكل توزيع التيار غير المتكافئ بينهما - كلا المصفوفات توهج بالتساوي في العين. لكن فقط في حالة ، قمت بتسوية طول الأسلاك الرصاصية.

تصاعد معي إلى السقف - بمساعدة ذراع الكرسي المصنوع من أسلاك فولاذية صلبة يبلغ قطرها 2 مم ، يتم ربط طرفيها في الثقوب الموجودة في الزعانف القصوى للرادياتير والمثنية. خطاف مثبت بالسقف موصّل بمركز الحزمة - طول يصل طوله إلى عدة سنتيمترات بين السقف الممتد والمبرد. يتم إخفاء السائق وراء سقف تمتد. إذا كانت المصابيح مكونة حتى السقف ، يمكن أيضًا إخفاء المشعات فيه.

يمكن طلاء سطح المبرد باللون الأسود بعلامة دائمة أو بطبقة رقيقة من الرذاذ (الكثافة غير ضرورية - العزل الحراري). ولا يمكنك الطلاء ، وعيناه ليست قاسية بشكل خاص.

النتائج

إنه خفيف. تحت المصابيح في ذروة كونترتوب - 450 لوكس ، في منتصف الغرفة 380 لوكس. كان المصباح مريحًا ، أما اللون الملون فهو جيد (على الرغم من أنه في المطبخ تبين أن اللحم النيء تحت هذا الضوء يبدو وكأنه ملون قليلاً بعصير العنبية). مشعات بعد ساعات طويلة من العمل دافئة ، ولكن ليست ساخنة. وميض هو صفر (ميزة برامج تشغيل الجودة).

وبأسعار: تكلفة المصفوفات 550 روبل (الدورة تغيرت منذ ذلك الحين ، بالطبع) ، مشعات - 600 روبل ، السائقين - 250 روبل ، ذهب الفيلم مجانًا. المجموع - 2200 + 1200 + 500 = 3900 روبل. بالإضافة إلى ساعتين إلى ثلاث ساعات من العمل.