Светлый угол - светодиоды

Перелопатил кучу литературы по расчету тепловых пакетов полупроводниковых прибор, причем методики значительно разнятся как и результаты. Однако, в каждом "источнике"/методики есть куча недостатков, и самый незначительный из них - трудоемкость )))), а дальше больше - волшебно возникающие формулы и преобразования (как будто читают и пользуются исключительно профессионалы термодинамик ))))), плавающие коэффициенты и постоянные ... да много чего.
Вот и решил я попытать счастья в пакетах конечно-элементного анализа, т.е решить термическую задачу ...
Для примера взял радиаторный профиль БПО-1905 26*42*250 мм, с эффективным периметром 284.6 мм, алюминиевый сплав - АД31 (с полным комплектом физ-мех свойств). Светодиоды китайские - P001F13W-10B2C2 фмрмы Hongli, 10 Вт ...
Поставил следующие условия: охлаждение воздушное не принудительно, кристалл выделяет 10 Вт по всей поверхности, поверхность кристалла круглая (я не стал заморачиваться, хоть светик и четырехкристальный), светик контактирует с радиатором через тонкий слой термопасты, + задал темп. воздуха на уровне 25 C, да разные температуры радиатора да светика - 20 и 23 C. Т.к. реальный кристалл полностью собран на массивном металлическом основании основании, через токопроводящие лепестки, я принял единый материал для всей конструкции светика - алюминиевый сплав, типа АЛ2 ... Расстояние между светиками 80 мм, от края по 40 мм ...
В общем все учел и вот такие результаты получились, жаль что нет пирометра проверить адекватность расчета на готовой модели ...

Интересно обсудить, кто как рассчитывает, какими программами пользуется и т.п. ...

Исследование супер! Но никуда не годится, не учтена мощность, ушедшая со светом. Десятиваттный и любой светодиод никогда не выделяет подведенную мощность в виде тепла, процент оного зависит от КПД светодиода и может отличаться в разы.

А если радиатор перевернуть? В таком положении "ребра вниз" радиаторы теряют эффективность.

Спасибо за поднятую тему, проще и быстрее собрать опытный образец, предварительно можно прикинуть в программе CREE. Все равно цифры вещь лукавая. Опять же из практики для корпусов типа XP желательно, чтобы температура на подложке не превышала 60 - 65 град, что соответствует 70 - 75 град на кристалле.

изобретатель писал(а):Исследование супер! Но никуда не годится, не учтена мощность, ушедшая со светом. Десятиваттный и любой светодиод никогда не выделяет подведенную мощность в виде тепла, процент оного зависит от КПД светодиода и может отличаться в разы.

Согласен !!! Это то что вечерком за 1-1,5 накидал, так сказать перед сном ...
Составить адекватную модель для подобной тепловой задачи, да еще и под конкретный случай дело не из легких. Во-первых сразу столкнулся с трудностями задания начальных условий т.к. большая часть "тепловых" параметров компонентов - не известна, либо чтоб их найти пришлось конкретно пошарить по закромам )))) Во-вторых: если рассматривать светодиод как многокомпонентное тело с кучей связей, непростых неопределенностей становится еще больше ))) - поначалу хотел создать подобную модель (рис. 1), потом поглядел литературку и решил "немного" упростить т.к. тепловая задача выглядит страшно

Моделировал в Simulation к SolidWorks ...

Кстати, может на выходных попробую помоделировать в Flowworks с учетом динамики потока газа, т.е. конвекции с учетом перепада температур и перемещения нагретого газа ... Я думаю результаты будут разниться со статикой ...

Вы не курсовую, случаем, пишете ?

kulibin писал(а):Вы не курсовую, случаем, пишете ?

Я тоже сначала хотел в таком же духе ухмыльнуться, типа - тут на форуме столько практиков, проведших сотни экспериментов в натуре.
А потом подумал - но теория все-равно должна быть, и должна быть правильной.

ТС,
отставь пока в сторону конвекцию, это действительно - наука от лукавого.
Покажи, плс, расчеты растекания тепла по пластине (толщина - 0.5, 1, 1.5, 2 мм) для разных мощностей - 0.2, 0.5, 1 ватт.
Растекания - т.е. до того момента, пока конвекция еще не начала работать.

kulibin писал(а):Вы не курсовую, случаем, пишете ?

Да что Вы ... я уже давно свое отписал ... Ищущий ум так сказать ...

Сегодня попробую ... без конвекции, ну задача будет по времени не из простых, придется моделировать динамику в шаговой интерполяции

кстати вот накидал сегодня: светик - HL-AF-5051D27W-LVR2-S (0,5Вт)
Модель для светика более сложная - корпус керамика , с термическими характеристиками зависящими от температуры, взял подобный материал, т.к. для пластмасс тяжело найти подобные данные ))) + в этом светике есть металлические площадки связанные с кристаллом ...
Модель платы/подложки - композит из двух материалов ... Для стеклотекстолита еле нашел нужные характеристики ...

Вы взяли диод с охлаждением через ножки, лучше использовать диоды с непосредственным охлаждением типа 2835, 5630 или 59R, 5152R от LG, думаю результат будет несколько иным У вас: в этом светике есть металлические площадки связанные с кристаллом ..." но через ножки

Вот сегодня утром платку под расчетик накидал, тем более нужен герметичный светик для гаража )))), потом как-нибудь доделаю корпус и охлаждение ....
Хотел сначала круглый сделать для соответствия модели - но времени в обрез ....
В связи с тем, что по прежнему дело измерение температурных параметров обстоит туго Решил пойти "дубовым" путем ... нашел мультиметр с термопарой, простенький китайский, температуру на воде показал 101-102,5
Температуру на светодиоде показал 57-59 С, что с учетом эпоксидной заливки кристалла и неполного контакта термопары может вылиться в температуру 60-65 С на кристалле ...

Все нужно покупать пирометр, вот недельку-другую помаюсь и куплю какой нибудь приличный агрегат )))))

Светодиоды питал от "конденсаторной" схемы, ток по замеру - средний 0,1 А, от 0,95 до 0,102 А ... Диоды припаяны по всем поверхностям (включая и подложку под кристаллом), пользовался термопастой ...

Но было у меня полсотни штук HL-AF-5051D27W-LVR2-S, так сказать пришлось модель под то, что есть подгонять
А чем они не с прямым контактом ???

Пирометр не поможет, слишком широкий охват, покажет некую среднюю температуру с некоторой площади, причем при наличии металлических поверхностей еще присуммирует отраженку.

Sergey_Dip писал(а):Но было у меня полсотни штук HL-AF-5051D27W-LVR2-S, так сказать пришлось модель под то, что есть подгонять
А чем они не с прямым контактом ???

это диоды довольно древние и на них нет прямого контакта с термопадом увы

изобретатель писал(а):Пирометр не поможет, слишком широкий охват, покажет некую среднюю температуру с некоторой площади, причем при наличии металлических поверхностей еще присуммирует отраженку.

есть мысли насчет прямого измерения температуры ????

Согласен у пирометра большое пятно визирования (от 3 мм), да и приборы с независимым фокусным расстоянием не дешевы )))) . Ну все равно, пирометр помимо как для измерения тем. светиком мне еще много где нужен ))))