Era uma vez, quando eu ainda estava na escola, e no pátio havia o fim da perestroika, meu tio (que me instilara o interesse pela eletrônica) trouxe para casa uma sacola realizada na entrada da fábrica do
bem . Na verdade, ele trouxe essas malas para casa com bastante regularidade, reabastecendo os suprimentos armazenados no sofá. Este sofá, como você pode imaginar, acenou e, às vezes, na ausência de meu tio, eu o olhava com entusiasmo. Mas algo desta bolsa não caiu no sofá, mas caiu em minhas mãos. Meu tio me entregou um pacote - cerca de dez - da tábua de pão, e uma caixa nova e fechada de escassos, e não baratos naquela época. Além disso, os LEDs não eram simples: em vez da marcação usual AL-algo, havia um código de quatro dígitos na caixa, pelo que entendi, eles eram experimentais. E eles eram brilhantes. Comparado com o AL307 ou AL310 usual, eles são simplesmente deslumbrantes. Além disso, havia muitos deles - 50 peças.
A idéia de "onde aplicar essa riqueza" surgiu instantaneamente: os LEDs foram conectados a um dos manequins - quantos escalaram (nem todos entraram) e uma magnífica lâmpada vermelha para imprimir fotos saiu delas que absolutamente não iluminava o papel fotográfico, mesmo à queima-roupa. No entanto, imediatamente aprendi que “os LEDs não esquentam” - isso é uma mentira, então tive que reduzir a corrente pela metade, de 10 mA por LED para 5. E depois de mais seis meses de operação bem-sucedida, também aprendi que “os LEDs não queimam "- isso também não é verdade: o primeiro LED da montagem apagou-se e estava quebrado. E com o tempo, e a lâmpada inteira caiu em desuso.
E agora ouço novamente de cada ferro sobre lâmpadas “eternas” de LED e, em casa, durante o ano incompleto de transição para lâmpadas de LED, a terceira consecutiva já se esgotou.
Por que as lâmpadas LED não duram para sempre?
Sim, porque não há nada eterno. LED, além disso - uma coisa fina. Literalmente. Em sua estrutura, existem camadas com uma espessura de alguns nanômetros, que formam poços quânticos. A difusão e a eletromigração para essas camadas são implacáveis - elas as corroem, criam defeitos, reduzem gradualmente a emissão de luz e aumentam a probabilidade de uma catástrofe na escala de um cristal minúsculo, no qual, a propósito, energia luminosa e térmica são liberadas, cujo valor específico por centímetro cúbico da junção pn pode compare apenas com uma explosão nuclear (um pouco exagerada, mas descubra a densidade de energia). Quanto mais quente o LED, mais todos esses processos negativos serão mais rápidos. E ele, como já sabemos, está se aquecendo. É aquecido mesmo quando uma corrente de 10 miliamperes passa por ela. E ainda mais - quando é um dispositivo poderoso, a corrente através da qual é pelo menos 100 mA, e às vezes - e amperes e até três amperes. E, apesar de toda a eficiência energética dos LEDs, uma fração significativa da eletricidade fornecida ao LED entra em aquecimento. De dois terços a três quartos.
E onde esfriar os LEDs na lâmpada LED? E em nenhum lugar, em geral. O próprio LED foi projetado para poder ser resfriado. O cristal é soldado a uma base maciça de cobre ou cerâmica altamente condutora de calor; esta base possui uma plataforma especial para soldar a um dissipador de calor externo, cuja função é uma placa com substrato de alumínio ou cobre. E esse substrato, em teoria, deve ser parafusado através de graxa térmica a um bom radiador com uma grande área. E está aparafusado, na melhor das hipóteses, à carcaça metálica da lâmpada LED, cuja área é completamente insuficiente para dissipar mais do que alguns watts de calor e até mesmo em um teto fechado. Na pior das hipóteses, o gabinete geralmente é de plástico, e o calor do motorista e de uma lâmpada que não saiu e se perde nas entranhas ainda entra nesse caso. Portanto, os LEDs são fritos a uma temperatura superior a 100 ou até 130 ° C. E, a propósito, não apenas os LEDs, mas também um driver, que também falha frequentemente.
O que fazer?
Um em cada três. Ou então, deixando o lustre antigo no lugar, colocamos lâmpadas nele. Eles aquecem menos e têm maior probabilidade de viver por muito tempo. Obviamente, a sala ficará escura: voltaremos ao tempo em que as lâmpadas de 25 watts foram deixadas no candelabro por economia e segurança contra incêndio, deixando-as no lugar de poupadores de energia de quinze watts, que formavam uma sala escura na cova escura em que é agradável estar.
Ou compramos um novo lustre no qual você pode parafusar mais lâmpadas. Portanto, ficaremos em uma sala iluminada e teremos (possivelmente) uma vida útil mais longa das lâmpadas. Apenas um lustre, como uma lâmpada, terá que ser gasto.
E, finalmente, a terceira opção: esquecemos o próprio conceito de “lâmpada LED” como um pesadelo e colocamos em prática a lâmpada LED especialmente projetada para o lustre. Pensado tanto em termos do bom uso do fluxo luminoso (para lâmpadas LED do tipo "pêra pendurada - você não pode comer"), isso nem sempre é bom em dispositivos projetados para lâmpadas incandescentes - eles brilham pouco para os lados e para trás) e em termos de refrigeração de qualidade.
O mercado
Existem tais lâmpadas no mercado. Mas, na maioria das vezes, são, em primeiro lugar, caros e, em segundo, terríveis. Estes são aparelhos industriais apropriados na garagem, oficina, no pregão do hipermercado, no escritório, finalmente - mas não no apartamento. Não, existem lâmpadas bonitas e de design muito impressionantes. Mas - primeiro, novamente, o preço e, segundo, o resfriamento foi sacrificado para o design.
Portanto, o candelabro chinês clássico para panquecas de LED tem cinquenta watts de LEDs em uma placa de alumínio em forma de anel com um diâmetro de 45 cm e uma largura de 8 centímetros. Você não tem um corpo com barbatanas, nada. E, novamente, o conselho está em um gabinete quase totalmente fechado. Bem, pelo menos o motorista está um pouco fora. Veredicto: viverá como uma lâmpada LED. Somente quando ele morrer, não será necessário trocar uma lâmpada por 150 rublos, mas um candelabro por cinco a dez mil.
Em geral, parece haver uma saída: mãos hábeis.
Lâmpada caseira: design
Devo dizer imediatamente: a lâmpada não estará na faixa de LEDs e sem bluetooth.
Para começar, vamos estimar quanta luz precisamos. É uma questão de gosto, mas eu adoro quando está claro em casa. Eu amo todo crepúsculo íntimo em ocasiões especiais, em um ambiente romântico, mas na vida cotidiana isso me deixa triste. Ele pode ser contado de todas as maneiras, mas aproveitarei o fato de a sala estar boa com um lustre com cinco economia de energia de 15 watts cada, cada um dando 950 lúmens. Ou seja, 5 kilolumens serão suficientes para nós. Agora vamos ao site da Cree, encontramos a Folha de dados nos módulos CXA2530. Por que exatamente neles? Sim, porque eu tenho várias peças desses módulos e é conveniente trabalhar com eles: os fios são simplesmente soldados a eles e os módulos são montados diretamente no radiador usando o flange conectado. E é fácil comprá-los - uma conhecida loja online chinesa para ajudar. Meus módulos de feixe luminoso T4 existentes, isso corresponde a um fluxo luminoso nominal de 3440-3680 lm. Retire imediatamente 20% desse valor - eles serão perdidos no difusor. Obtemos o fluxo luminoso de 2750-2950 lm e, como esse fluxo é obtido com uma potência de cerca de 30 W, obtemos a energia necessária para a iluminação (resumida aos LEDs) de cerca de 50 W. Como nossa sala é longa, removeremos o lustre do centro e faremos duas lâmpadas idênticas de 25 watts cada.
Considerando a eficiência dos LEDs em 25% (uma estimativa bastante conservadora é provavelmente melhor, mas certamente não é pior), descobrimos que 18,75 W de calor são liberados em cada lâmpada. E nossa tarefa é escolher um radiador para essa dissipação de calor. Aqui está como fazemos.
Vamos prosseguir a partir da temperatura máxima do cristal
= 85 ° C e temperatura ambiente
= 35 ° C. Isso é
= 50 ° C. A diferença de temperatura é proporcional à potência dissipada e o coeficiente de proporcionalidade é chamado de resistência térmica:
, e é medido em kelvins (ou graus Celsius) por watt. No nosso caso, a resistência térmica do ambiente cristalino deve ser igual a 2 ° C / W.
Em que consiste a resistência térmica? Seu primeiro componente é a resistência térmica inerente ao próprio compartimento de LED. A Cree não fornece esse valor diretamente na folha de dados, oferecendo um cronograma estranho, mas em publicações anteriores em revistas sobre o lançamento de novas matrizes de LED, foi indicado o valor de 0,8 ° C / W.
O segundo componente do valor total da resistência térmica é a resistência criada pela camada de pasta térmica entre o corpo e o radiador. Como pasta térmica, pegaremos o bom e velho Alsil-3, com condutividade térmica
= 1,7-2 W / m * K. Com uma camada de pasta com uma espessura de 50 μm e uma superfície de dissipação de calor de 2,8
(área de um círculo com um diâmetro de 19 mm sob a superfície radiante da matriz) obtemos
= 0,105 ° C / W.
Portanto, temos 1,1 ° C / W no radiador. Com base nessa figura, escolhemos um radiador, jogando cerca de 30% “em uma mentira”, na propagação de calor de uma pequena matriz e no fato de que o radiador não será orientado de maneira ideal no espaço. Por exemplo, um perfil AVM-076 com um tamanho de seção de 176x40 mm e uma resistência térmica de uma peça com um comprimento de 100 mm a 0,5 ° C / W é adequado para nós. Uma parte desse perfil com um comprimento de 80 a 100 mm é suficiente para nós. 100 mm são peças padrão disponíveis comercialmente, 80 devem ser solicitadas ao fabricante (Virtual Mechanics,
virtumech.ru ), essa opção parece um pouco mais estética devido à menor largura.
Resta escolher um motorista. Os critérios para sua seleção são a corrente e os limites operacionais da tensão de saída. Uma potência de 25 W é obtida a uma corrente de cerca de 0,7 A, a tensão na matriz será de cerca de 35 a 36 V.
Construção civil
Depois de passar por várias opções para o design da lâmpada, optei por um difusor feito de plástico fosco translúcido, que parece um semi-cilindro. Este formulário é obtido da maneira mais simples - anexando uma placa curva às laterais do radiador. O método de montagem é bastante arbitrário - em parafusos com placas de pressão, em cola - usei a fita dupla face vermelha “Moment”. Como difusor, usei um filme de dispersão da luz de fundo de um monitor LCD quebrado - ele tem uma transmissão de luz muito boa. Você também pode cobrir com um filme abrasivo para imprimir em uma impressora a laser ou qualquer outro filme plástico denso.
A matriz com fios pré-soldados é instalada usando o flange completo no centro do radiador usando dois parafusos M3 (as porcas são inconvenientes de usar, então você precisa trabalhar com uma torneira). Antes de colar o difusor, recomenda-se que a superfície plana do radiador sem matriz seja colada com fita de alumínio ou pintada com tinta branca - isso reduzirá a perda de luz.
Em relação à pasta térmica - gostaria de observar que o uso de pasta térmica escura não é recomendado: reduzirá o fluxo luminoso em 10%. Eu notei isso bem em duas cópias, uma das quais fiz com Alsil-3, mas a segunda alsil não foi suficiente e usei a pasta do kit Scythe, que tinha uma cor cinza escuro. A diferença ao medir com um medidor de luz é óbvia. Além disso, não faz sentido usar ligas térmicas mais caras do que as de alta condutividade térmica: na pior das hipóteses, alguns graus caem nas mesmas, elas não resistem ao clima.
Depois de montar a primeira luminária (na qual usei um radiador do processador Pentium II e que fica na cozinha, ele tem uma potência um pouco menor na região de 15 W), decidi colocar não apenas uma matriz, mas duas nas luminárias da sala, que "manchavam" luz no difusor e tornou a luz mais confortável. Nesse caso, seria mais razoável instalar módulos menos potentes, por exemplo, CXA1820. Os módulos são conectados em paralelo, isso não causou consequências indesejáveis na forma de uma distribuição desigual de corrente entre eles - ambas as matrizes brilham igualmente nos olhos. Mas, por precaução, eu nivelei o comprimento dos fios.
Montagem no teto para mim - com a ajuda de um balancim feito de fio de aço rígido com um diâmetro de 2 mm, cujas extremidades são rosqueadas nos orifícios nas aletas extremas do radiador e dobradas. Um gancho preso ao teto é enganchado no centro da viga - com um comprimento tal que há alguns centímetros entre o teto extensível e o radiador. O motorista está escondido atrás de um teto falso. Se as lâmpadas fossem feitas no teto, os radiadores também poderiam estar escondidos nele.
A superfície do radiador pode ser pintada de preto com um marcador permanente ou uma fina camada de spray (espessa não é necessária - isolamento térmico). E você não pode pintar, seus olhos não são particularmente insensíveis.
Resultados
É leve. Sob as lâmpadas na altura da bancada - 450 lux, no meio da sala 380 lux. A luz é confortável, a representação de cores é bastante (embora na cozinha tenha ocorrido que a carne crua sob essa luz parece ter sido levemente tingida com suco de mirtilo). Os radiadores após muitas horas de trabalho são quentes, mas não quentes. Flicker é zero (mérito de drivers de qualidade).
E a preços: matrizes custam 550 rublos cada (o curso mudou, é claro), radiadores - 600 rublos, motoristas - 250 rublos, o filme foi de graça. Total - 2200 + 1200 + 500 = 3900 rublos. Mais duas a três horas de trabalho.