расчет теплоотвода для матриц

Аспекты светодиодного света в теории

расчет теплоотвода для матриц

Сообщение iant » 03 июн 2013, 10:11

Два месяца я пытался понять, поддается ли расчету теплоотвод светильника на мощных матрицах.
Похоже, я победил :D
В этом топике дам НАПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ, кому нужно, легко конвертирует расчеты в эксель под свои задачи или в универсальном виде. То, что я сделал для себя, выкладывать мало смысла.
Итак.
Идем вниз по тепловой цепочке.
1. Разность температур на кристалле и на корпусе, перед термопастой. Параметр thermal resistance выдает каждый производитель, °К/W. с КПД хуже, но 25% цифра вроде бы реальная, значит отводимое тепло это 75% от P=U*I. Теперь мы знаем разность температур между кристаллом и корпусом.
3. Пункт 2. - ниже))) Если посадить матрицу на фольгу, то пусть она хоть из платины будет, мы не справимся с теплоотводом от матрицы. И наоборот, кубик из тонна металла не обязательно должен быть алюминиевым, да и не обязательно металлом)) Ищем золотую середину, и всё-таки на алюминии.
Как отводится тепло? А это зависит от геометрии параллелепипеда, в основании которого размеры матрицы, а высотой является толщина металла. Имеем: Rt=(T2-T1)/U*I, где Rt - термическое сопротивление, которое нужно максимально снизить для того, чтобы минимизмровать Т2-Т1. С другой стороны Rt=l/λ*S, где λ - коэффициент теплопроводности алюминия, S по идее площадь "прохода", а l - длина. Но мы считаем не тепловое сопротивление у кирпичных стен, а кое-что другое, поэтому и интерпретировать формулу будем немного не так. Тепло у нас уходит через стенки, толщина металла (а значит и l) фиксирована, а "проходом" становятся боковые стенки параллелепипеда. Т.е. для минимизации Rt нам нужно увеличивать площадь, а значит толщину металла. l по идее тоже зависит от толщины, но Rt зависит линейно, а l много медленнее, чем линейно.
Итого: строим функцию Т2-Т1 от толщины металла, переносим в эксель, не путаемся в метрах и миллиметрах, задаем для себя нужные границы Т2-Т1 и начинаем искать подходящую толщину. Получите, что 2мм для отвода тепла от 50Вт матрицы, как в соседнем топике, это явно маловато) я бы взял 6 минимум.
2. У нас еще есть КТП-8, дондил, алсил, скотч или кто во что горазд) рассуждаем аналогично 3., только тепло уводим не через стенки)))) если матрицу садить технологично, на слой в доли миллиметра и на всю площадь, то неважно, на что садить) из 0.5-1С мы не выпрыгнем, поэтому проверьте это расчетами и дальше не парьтесь.
4. А теперь идем с конца. У нас есть температура среды, есть температура на радиаторе и рассеиваемая мощность.
Допустим, я хочу иметь Традиатора - Тсреды = 20С.
Изучаем http://www.k-to.ru/ru/interesting/obor/ ... php?ID=436 и... хм...
С излучением всё понятно, на наших температурах и на неокрашенном металле но нулевое. Теплопроводность мы уже умеем считать, и знаем, что алюминий это то, что доктор прописал, температуры по факту одинаковы в любой точке, кроме вышеописанного параллелепипеда в месте посадки матрицы. А что есть конвекция? Да-да, это, наверное, и есть способность радиатора отдавать тепло окружающей среде. КАЮСЬ, я не понимаю описания Ts-Ta, но как же ровно оно ложится на Традиатора - Тсреды....
Ну а площадь своего радиатора мы знаем.
5. Не забываем, что инженеры CREE (что звучит как "британские ученые" :) ) советуют использовать для рассеиваемой мощности коэффициент 1,03 при вертикальном расположении ребер гребенки, 1 при горизонтальном и 0,97, если светильник светит вверх, а ребра смотрят вниз)))
6. Итого: мы знаем разности температур от кристалла до радиатора и от радиатора до среды. Т.е. зная температуру среды мы знаем температуру на кристалле, ПРОФИТ!
7. Берем свой любимый, выстраданный светильник и переносим расчеты на фактические замеры. Я удивился, получив фактические температуры всего на 3 градуса меньше расчетных. кстати, хорошо, что меньше)
8. Считаем избыточный (или недостаточный) радиатор и воплощаем его в реальности. Производим замеры.
Они опять РЯДОМ.
****
надеюсь, я Вам помог. Если Вы нашли ошибки, немедленно их сюда, я не физик, не электронщик, не инженер и вообще мимо проходил 8-)

За это сообщение автора iant поблагодарили: 3
ignis (20 авг 2013, 23:57) • voxy (03 июн 2013, 11:52) • молодой дед (04 июн 2013, 19:03)
Аватар пользователя
iant
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 341
Зарегистрирован: 14 мар 2013, 15:00
Откуда: Новосибирск
Благодарил (а): 6 раз.
Поблагодарили: 15 раз.

Вернуться в Теоретические аспекты использования светодиодов

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: 3Dservice, БАЛАБОЛ, Bing [Bot], CEO of LuxON, comrad, Corroner, Светочъ, Google [Bot], Google Feedfetcher, led19, mailru, Majestic-12 [Bot], MAQ, mnv, ramsprint, skal, Пашка177, Мифодий, Яндексбот