Es war einmal, als ich noch in der Schule war und im Hof das Ende der Perestroika war. Mein Onkel (der mir ein Interesse an Elektronik vermittelt hatte) brachte eine Tasche nach Hause, die durch den Eingang der Fabrik des
Guten getragen wurde . Tatsächlich brachte er solche Taschen ziemlich regelmäßig nach Hause und füllte die auf dem Sofa aufbewahrten Vorräte auf. Wie Sie sich vorstellen können, winkte dieses Sofa, und manchmal, in Abwesenheit meines Onkels, schaute ich es mit Begeisterung an. Aber etwas aus dieser Tasche kam nicht auf das Sofa, sondern fiel mir in die Hände. Mein Onkel gab mir eine Packung - ungefähr zehn - des Steckbretts und eine brandneue ungeöffnete Schachtel mit seltenen und damals nicht billigen LEDs. Darüber hinaus waren die LEDs nicht einfach: Anstelle der üblichen Markierung AL-etwas befand sich auf der Box ein vierstelliger Code, so wie ich es verstehe, sie waren experimentell. Und sie waren hell. Im Vergleich zum üblichen AL307 oder AL310 blenden sie einfach. Außerdem gab es viele davon - 50 Stück.
Die Idee, "wo man diesen Reichtum anwenden kann", kam sofort auf: Die LEDs wurden auf eines der Modelle gelötet - wie viele kletterten (nicht alle stiegen ein), und eine prächtige rote Lampe zum Drucken von Fotos kam heraus, die Fotopapier selbst aus nächster Nähe absolut nicht beleuchtete. Ich habe jedoch sofort gelernt, dass sich „LEDs nicht erwärmen“ - das ist eine Lüge, deshalb musste ich den Strom um die Hälfte von 10 mA pro LED auf 5 reduzieren. Und nach weiteren sechs Monaten erfolgreichen Betriebs habe ich auch erfahren, dass „LEDs nicht durchbrennen "- das ist auch nicht wahr: Die erste LED in der Baugruppe ging aus und stellte sich als defekt heraus. Und im Laufe der Zeit verfiel die gesamte Lampe.
Und jetzt höre ich wieder von jedem Bügeleisen von „ewigen“ LED-Lampen, und zu Hause für das unvollständige Jahr des Übergangs zu LED-Lampen ist die dritte in Folge bereits ausgebrannt.
Warum halten LED-Lampen nicht ewig?
Ja, weil es nichts Ewiges gibt. LED zusätzlich - eine dünne Sache. Im wahrsten Sinne des Wortes. In seiner Struktur befinden sich Schichten mit einer Dicke von wenigen Nanometern, die Quantentöpfe bilden. Diffusion und Elektromigration in solche Schichten sind unbarmherzig - sie erodieren sie, erzeugen Defekte, verringern allmählich die Lichtleistung und erhöhen die Wahrscheinlichkeit einer Katastrophe im Maßstab eines winzigen Kristalls, bei dem übrigens Licht und Wärmeenergie freigesetzt werden, deren spezifischer Wert pro Kubikzentimeter des pn-Übergangs kann Vergleiche nur mit einer nuklearen Explosion (etwas übertrieben, aber finde die Energiedichte selbst heraus). Je heißer die LED, desto schneller laufen all diese negativen Prozesse ab. Und er wärmt sich, wie wir bereits wissen, auf. Es wird erwärmt, selbst wenn ein Strom von 10 Milliampere durch es fließt. Und noch mehr - wenn es sich um ein leistungsstarkes Gerät handelt, dessen Strom mindestens 100 mA beträgt und manchmal - und Ampere und sogar drei Ampere. Und trotz der gesamten Energieeffizienz der LEDs geht ein erheblicher Teil des der LED zugeführten Stroms in Wärme über. Von zwei Dritteln bis drei Vierteln.
Und wo sollen die LEDs in der LED-Lampe gekühlt werden? Und nirgendwo im Großen und Ganzen. Die LED selbst ist so konzipiert, dass sie gekühlt werden kann. Der Kristall ist mit einer massiven Basis aus Kupfer oder hoch wärmeleitender Keramik verlötet. Diese Basis verfügt über eine spezielle Plattform zum Löten mit einem externen Kühlkörper, in dessen Rolle eine Platine mit einem Aluminium- oder Kupfersubstrat fungiert. Und dieses Substrat sollte theoretisch durch Wärmeleitpaste zu einem guten Kühler mit großer Fläche geschraubt werden. Und es wird bestenfalls mit dem Metallgehäuse der LED-Lampe verschraubt, deren Fläche nicht ausreicht, um mehr als ein paar Watt Wärme abzuleiten, und sogar in einer geschlossenen Decke. Im schlimmsten Fall ist der Fall im Allgemeinen aus Kunststoff, und die Wärme des Fahrers und einer Glühbirne, die nicht herausgekommen ist und im Darm verloren geht, gelangt immer noch in diesen Fall. So werden die LEDs bei einer Temperatur von mehr als 100 oder sogar 130 ° C gebraten. Übrigens nicht nur LEDs, sondern auch ein Treiber, der auch oft ausfällt.
Was tun?
Einer von drei. Oder wir lassen den alten Kronleuchter an Ort und Stelle und setzen Glühbirnen hinein. Sie heizen weniger und leben mit größerer Wahrscheinlichkeit lange. Natürlich wird der Raum dunkel: Wir kehren zu der Zeit zurück, als 25-Watt-Glühbirnen aus Sparsamkeits- und Brandschutzgründen im Kronleuchter verblieben waren, und ließen sie anstelle von 15-Watt-Energiesparern zurück, die aus der dunklen Höhle, in der es angenehm ist, einen dunklen Raum machten.
Oder wir kaufen einen neuen Kronleuchter, in den Sie mehr Glühbirnen einschrauben können. So bleiben wir in einem hellen Raum und erhalten eine (möglicherweise) längere Lebensdauer der Glühbirnen. Nur ein Kronleuchter wie eine Glühbirne muss ausgegeben werden.
Und schließlich die dritte Option: Wir vergessen das Konzept der „LED-Lampe“ als Albtraum und setzen die speziell für den Kronleuchter entworfene LED-Lampe ein. Durchdacht sowohl hinsichtlich der guten Nutzung des Lichtstroms (für LED-Lampen vom Typ "Hängende Birne - Sie können nicht essen", dies ist nicht immer gut bei Geräten für Glühlampen - sie leuchten seitlich und hinten schlecht) als auch hinsichtlich der Qualitätskühlung.
Der Markt
Es gibt solche Lampen auf dem Markt. Aber zum größten Teil sind sie erstens teuer und zweitens schrecklich. Dies sind industrielle Gizmos, die in der Garage, in der Werkstatt, im Handelssaal des SB-Warenhauses, schließlich im Büro - aber nicht in der Wohnung - angebracht sind. Nein, es gibt sowohl schöne als auch Designer sehr beeindruckend aussehende Lampen. Aber - erstens wurde der Preis und zweitens die Kühlung dem Design geopfert.
Der klassische chinesische LED-Pfannkuchen-Kronleuchter besteht also aus fünfzig Watt LEDs, die auf einer Aluminiumplatte in Form eines Rings mit einem Durchmesser von 45 cm und einer Breite von 8 Zentimetern sitzen. Und das ist alles. Du hast keinen Körper mit Flossen, nichts. Und wieder ist das Board in einem fast dicht geschlossenen Fall. Na ja, zumindest ist der Fahrer ein wenig raus. Fazit: Es wird wie eine LED-Glühbirne leben. Erst wenn er stirbt, muss keine Glühbirne für 150 Rubel, sondern ein Kronleuchter für fünftausend bis zehntausend ausgetauscht werden.
Im Allgemeinen scheint es einen Ausweg zu geben: geschickte Hände.
Selbstgemachte Lampe: Design
Ich muss sofort sagen: Die Lampe befindet sich nicht auf dem LED-Streifen und ohne Bluetooth.
Lassen Sie uns zunächst abschätzen, wie viel Licht wir benötigen. Es ist Geschmackssache, aber ich liebe es, wenn es im Haus hell ist. Ich liebe jede intime Dämmerung zu besonderen Anlässen in einer romantischen Umgebung, aber im normalen Leben macht es mich traurig. Es kann in jeder Hinsicht gezählt werden, aber ich werde die Tatsache ausnutzen, dass der Raum mit einem Kronleuchter mit fünf energiesparenden 15 Watt mit jeweils 950 Lumen ausgestattet war. Das heißt, 5 Kilolumen reichen für uns aus. Jetzt gehen wir zur Cree-Website und finden dort das Datenblatt zu den CXA2530-Modulen. Warum genau auf ihnen? Ja, weil ich mehrere Teile solcher Module habe und es bequem ist, mit ihnen zu arbeiten: Drähte werden einfach mit ihnen verlötet, und die Module selbst werden mit dem angebrachten Flansch direkt am Kühler montiert. Und es ist einfach, sie zu kaufen - ein bekannter chinesischer Online-Shop hilft Ihnen dabei. Bei meinen vorhandenen T4-Lichtstrahlmodulen entspricht dies einem nominalen Lichtstrom von 3440-3680 lm. Nehmen Sie sofort 20% dieser Zahl weg - sie gehen auf dem Diffusor verloren. Wir erhalten den Lichtstrom von 2750-2950 lm, und da dieser Fluss mit einer Leistung von ungefähr 30 W erhalten wird, erhalten wir die für die Beleuchtung erforderliche Leistung (summiert zu den LEDs) von ungefähr 50 W. Da unser Raum lang ist, werden wir den Kronleuchter aus der Mitte entfernen und zwei identische Lampen mit jeweils 25 Watt herstellen.
Bei einem Wirkungsgrad von 25% (eine ziemlich konservative Schätzung ist wahrscheinlich besser, aber sicherlich nicht schlechter) stellen wir fest, dass in jeder Lampe 18,75 W Wärme freigesetzt werden. Und unsere Aufgabe ist es, einen Kühler für diese Wärmeableitung auszuwählen. So machen wir es.
Wir gehen von der maximalen Kristalltemperatur aus
= 85 ° C und Umgebungstemperatur
= 35 ° C. Also
= 50 ° C. Die Temperaturdifferenz ist proportional zur Verlustleistung, und der Proportionalitätskoeffizient wird als Wärmewiderstand bezeichnet:
und es wird in Kelvin (oder Grad Celsius) pro Watt gemessen. In unserem Fall sollte der Wärmewiderstand der Kristallumgebung 2 ° C / W betragen.
Woraus besteht der Wärmewiderstand? Seine erste Komponente ist der Wärmewiderstand des LED-Gehäuses. Cree gibt diesen Wert nicht direkt im Datenblatt an und bietet an, einen seltsamen Zeitplan zu verwenden. In frühen Veröffentlichungen in Magazinen über die Veröffentlichung neuer LED-Arrays wurde jedoch ein Wert von 0,8 ° C / W angegeben.
Die zweite Komponente des Gesamtwerts des Wärmewiderstands ist der Widerstand, der durch die Wärmeleitpaste zwischen Körper und Kühler erzeugt wird. Als Wärmeleitpaste nehmen wir das gute alte Alsil-3 mit Wärmeleitfähigkeit
= 1,7-2 W / m * K. Mit einer Pastenschicht mit einer Dicke von 50 μm und einer Wärmeableitungsfläche von 2,8
(Fläche eines Kreises mit einem Durchmesser von 19 mm unter der Strahlungsfläche der Matrix) erhalten wir
= 0,105 ° C / W.
Wir haben also 1,1 ° C / W am Kühler. Basierend auf dieser Zahl wählen wir einen Heizkörper, der etwa 30 Prozent „auf eine Lüge“ wirft, auf die Wärmeverteilung aus einer kleinen Matrix und auf die Tatsache, dass der Heizkörper nicht optimal im Raum ausgerichtet ist. Für uns ist beispielsweise ein AVM-076-Profil mit einer Querschnittsgröße von 176x40 mm und einem Wärmewiderstand eines Stücks mit einer Länge von 100 mm 0,5 ° C / W geeignet. Ein Stück dieses Profils mit einer Länge von 80-100 mm reicht uns. 100 mm sind handelsübliche Standardteile, 80 müssen beim Hersteller (Virtual Mechanics,
virtumech.ru ) bestellt werden, diese Option wirkt aufgrund der geringeren Breite etwas ästhetischer.
Es bleibt ein Fahrer zu wählen. Die Kriterien für die Auswahl sind der Strom und die Betriebsgrenzen der Ausgangsspannung. Eine Leistung von 25 W wird bei einem Strom von ungefähr 0,7 A erhalten, die Spannung an der Matrix beträgt ungefähr 35-36 V.
Bau
Nachdem ich einige Optionen für das Design der Lampe durchgesehen hatte, entschied ich mich für einen Diffusor aus durchscheinendem mattem Kunststoff, der wie ein Halbzylinder aussieht. Diese Form wird auf einfachste Weise erhalten - durch Anbringen einer gekrümmten Platte an den Seiten des Kühlers. Die Montagemethode ist ziemlich willkürlich - bei Schrauben mit Druckplatten, bei Kleber - ich habe das rote doppelseitige Klebeband „Moment“ verwendet. Als Diffusor habe ich einen Streufilm von der Hintergrundbeleuchtung eines kaputten LCD-Monitors verwendet - er hat eine sehr gute Lichtdurchlässigkeit. Sie können auch eine Schleiffolie zum Drucken auf einem Laserdrucker oder einer anderen dichten Kunststofffolie verwenden.
Die Matrix mit vorgelöteten Drähten wird mit dem kompletten Flansch in der Mitte des Kühlers mit zwei M3-Schrauben installiert (die Verwendung der Muttern ist unpraktisch, Sie müssen also mit einem Gewindebohrer arbeiten). Vor dem Verkleben des Diffusors wird empfohlen, die matrixfreie flache Oberfläche des Kühlers mit Aluminiumband zu verkleben oder mit weißer Farbe zu streichen - dies verringert den Lichtverlust.
In Bezug auf Wärmeleitpaste - Ich möchte darauf hinweisen, dass die Verwendung von dunkler Wärmeleitpaste nicht empfohlen wird: Sie reduziert den Lichtstrom um 10 Prozent. Ich habe es auf zwei Kopien gut bemerkt, von denen ich eine mit Alsil-3 gemacht habe, aber die zweite alsil war nicht genug und ich habe die Paste aus dem Scythe Cooler Kit verwendet, die eine dunkelgraue Farbe hatte. Der Unterschied bei der Messung mit einem Belichtungsmesser ist offensichtlich. Es macht auch keinen Sinn, teurere Wärmelegierungen als Alsil mit höherer Wärmeleitfähigkeit zu verwenden: Im schlimmsten Fall fallen ein paar Grad auf Alsil, sie halten dem Wetter nicht stand.
Nachdem ich die erste Leuchte zusammengebaut hatte (bei der ich einen Heizkörper aus dem Pentium II-Prozessor verwendet habe und der sich in der Küche niedergelassen hat, hat er eine etwas geringere Leistung im Bereich von 15 W), habe ich beschlossen, nicht eine Matrix, sondern zwei in die Raumleuchten zu stecken, sie „verschmiert“. Spotlicht auf dem Diffusor und machte das Licht komfortabler. In diesem Fall wäre es sinnvoller, weniger leistungsstarke Module zu installieren, z. B. CXA1820. Die Module sind parallel geschaltet, dies hatte keine unerwünschten Folgen in Form einer ungleichmäßigen Stromverteilung zwischen ihnen - beide Matrizen leuchten gleichermaßen im Auge. Aber nur für den Fall, ich habe die Länge der Anschlussdrähte geebnet.
Mit mir an der Decke montieren - mit Hilfe eines Kipphebels aus starrem Stahldraht mit einem Durchmesser von 2 mm, dessen Enden in die Löcher in den äußersten Rippen des Kühlers eingeschraubt und gebogen werden. Ein an der Decke befestigter Haken ist in der Mitte des Balkens eingehakt - so lang, dass zwischen der Spanndecke und dem Heizkörper einige Zentimeter liegen. Der Fahrer ist hinter einer Spanndecke versteckt. Wenn die Lampen bis zur Decke reichen, könnten auch Heizkörper darin versteckt sein.
Die Oberfläche des Heizkörpers kann mit einem Permanentmarker oder einer dünnen Sprühdose schwarz gestrichen werden (dick ist nicht erforderlich - Wärmedämmung). Und man kann nicht malen, seine Augen sind nicht besonders gefühllos.
Ergebnisse
Es ist leicht. Unter den Lampen auf der Höhe der Arbeitsplatte - 450 Lux, in der Mitte des Raumes 380 Lux. Das Licht ist angenehm, die Farbwiedergabe ist recht (obwohl sich in der Küche herausstellte, dass rohes Fleisch unter diesem Licht so aussieht, als wäre es leicht mit Blaubeersaft getönt). Heizkörper sind nach vielen Arbeitsstunden warm, aber nicht heiß. Flimmern ist Null (Verdienst der Qualitätstreiber).
Und zu Preisen: Matrizen kosten jeweils 550 Rubel (der Kurs hat sich seitdem natürlich geändert), Heizkörper - 600 Rubel, Treiber - 250 Rubel, der Film war kostenlos. Insgesamt - 2200 + 1200 + 500 = 3900 Rubel. Plus zwei bis drei Stunden Arbeit.