Светодиодные фонари и световые приборы. Всё о светотехнике.
Вернуться   Форум FONAREVKA.RU Лаборатория Разработка и модификация фонарей
Расширенный поиск
Забыли пароль? Регистрация

  • О нашем проекте
  • Светотехника и световые приборы
  • Правила форума
Проект FONAREVKA.RU специализируется на предоставлении всей необходимой информации по светотехнике:

— светодиодные фонари;
— различные источники питания;
— разнообразные зарядные устройства;
— освещение помещений и наружное освещение;
— световые приборы для личного, пассажирского и грузового транспорта;
— специальные световые приборы для медицины, для растений, для аквариумов, для террариумов, а также аварийно-сигнальные световые приборы;
— альтернативные источники света;
— лазеры и лазерная техника.

Если у вас есть вопросы по выбору фонарей, аккумуляторов и зарядных устройств ознакомьтесь с FAQ от наших экспертов:

F.A.Q. по выбору фонарей различных типов;
F.A.Q. по выбору аккумуляторов;
F.A.Q. по выбору зарядных устройств.
Ответ  Создать новую тему
Просмотров в теме 147829   Ответов в теме 120   Подписчиков на тему 19   Добавили в закладки 0
Опции темы Поиск в этой теме
Старый 20.11.2010, 17:42 Автор темы   1
Корректор
 
Аватар для Virgo_Style
 
Регистрация: 30.08.2010
Последняя активность: Сегодня 11:51
Адрес: Москва
Сообщений: 10615
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 1280
Поблагодарили: 3594 раз(а) в 1702 сообщениях

По умолчанию Слово о теплоотводе

Перенос тепла осуществляется тремя путями.


Наименее интересный для нас - это излучение . При наших 300-400 градусах по Кельвину этот процесс (интенсивность которого пропорциональна четвертой степени температуры) не оказывает сколько-нибудь заметного влияния. Ну разве что фонарь на солнце и рядом с костром класть не стоит, но это и так ясно.


Перенос тепла теплоотдачей идет в жидкостях и газах. В этой области все очень эмпирически и причудливо, но в нашем случае все в основном сводится к тому, что перенос тепла прямо пропорционален разности температур.


Перенос тепла теплопроводностью, за счет теплового движения молекул - самый интересный для нас. Перенос тепла прямо пропорционален разности температур и обратно пропорционален тепловому сопротивлению. Для плоской стенки тепловое сопротивление равно толщине стенки, деленой на теплопроводность материала. В первом приближении этого достаточно.


Как распределена температура внутри материала?
Вот распределение для плоской стенки, нагреваемой слева


В материале температура линейно падает, температура воздуха непосредственно у стенки примерно равна температуре материала, а затем быстро падает до температуры окружающей среды.

При принудительном обдуве этот пограничный слой будет сдут, более холодный воздух получит доступ к стенке и температура внутри нее "сползет" вниз.
Принудительная конвекция рулит! Если нет теплопроводности, конечно.


Что, если стенка состоит из разных материалов?


Менее теплопроводный материал требует бОльшего температурного напора (перепада температур) для переноса того же количества тепла (а оно у нас, заметим, в установившемся режиме везде одинаково). Т.е., в менее теплопроводном материале температура растет быстрее.
Разумеется, это не повод обдирать анодирование и даже краску - толщины-то несравнимые.


А давайте теперь между гильзой и подложкой диода сделаем проставку из меди с примесью золота и алмазной крошкой! У нее ведь теплопроводность высокая, средняя теплопроводность вырастет.

Ну давайте...


Опаньки... Да, средняя теплопроводность выросла - но выросла и толщина материала, а следовательно - и температурное сопротивление. И температура диода (источника тепла) выросла, а вовсе не упала. Облом.
Тут есть тонкость, о которой в конце.


Дополнительный даже более теплопроводный материал дает ухудшение, что уж говорить о зазорах между модулем типа D26 и тушкой...



Вы любите шоколад? А придется.
С масштабом я тут накосячил, но идея ясна.


И напоследок немного ближе к реальности.

Так распределена температура внутри стенки цилиндрической (слева).


До сих пор мы не учитывали изменение площади - стенка-то плоской была. А в цилиндре все интереснее - площадь боковой поверхности неравномерна по радиусу, поэтому чем ближе к центру - тем бОльший температурный напор нужен для переноса того же количества тепла.

Справа показан эффект оребрения: на небольшом участке мы существенно увеличиваем площадь, и, поскольку это "узкое место", существенно выигрываем.

Наконец, обещанная тонкость.
Типичное устройство гильзы:


И вот в чем штука: любая промежуточная подложка ухудшила бы перенос тепла, если бы оно распространялось в направлении, показанным зачеркнутой стрелкой.
Но ведь оно распространяется вбок, по площадке гильзы до ее стенок! А толщина площадки обычно невелика, соответственно невелика и площадь, через которую передается тепло.
И это в самом узком месте (вспоминаем то, о чем писалось чуть выше, про площадь боковой поверхности цилиндра).

Поэтому, при тонкой площадке и диаметре звезды заметно меньше диаметра площадки, "лишняя" проставка вполне может иметь смысл.

Латунную гильзу одного из фонарей я просто нагрел и залил с обратной (внутренней) стороны припоем, увеличив толщину площадки раза в два. Тоже вариант.
А уж если получится заменить звезду на подлоджку максимально возможного диаметра и заметной толщины - будет совсем хорошо. Но это муторно.



И самое последнее.
Оптимизировать надо там, где плохо, а не там, "где светло". Или красиво.

Банальная фольга из-под шоколадки может сделать больше цельнолитого из какого-нибудь бескислородного золота drop-in'а, если он установлен с тем же зазором, что и обычный.

[Исправлено: Virgo_Style, 20.11.2010 в 18:05]
Virgo_Style на форуме   Ответить с цитированием Вверх
Поблагодарили: 8 раз(а)
ElectroYarik (13.02.2016), ilyasov1 (15.12.2015), Luceus (05.02.2016), me45 (13.02.2021), Mihalich (23.01.2012), NoCom (14.02.2016), SERG27 (09.09.2014), yurezz (28.02.2016)
Старый 20.11.2010, 18:47 Автор темы   2
Virgo_Style
Корректор
 
Аватар для Virgo_Style
 
Регистрация: 30.08.2010
Последняя активность: Сегодня 11:51
Адрес: Москва
Сообщений: 10615
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 1280
Поблагодарили: 3594 раз(а) в 1702 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

И еще один момент.

Доводилось встречать мнение, что главное - отвести тепло от диода, а дальше уж оно как-нибудь само.

В значении "проще" - могу согласиться, в значении "не важно" - нет.
Ну или как вариант - в динамике, но это должен быть довольно специфический вариант использования. Подствольники? Может быть, не знаю.

При длительном же использовании - извините, законы сохранения никто не отменял. Если отводимое от корпуса тепло меньше, чем выделяемое диодом - корпус будет нагреваться, соответственно будет расти температура диода, пока не будет-таки достигнуто равновесие.
Virgo_Style на форуме   Ответить с цитированием Вверх
Поблагодарили: 1 раз
NoCom (14.02.2016)
Старый 21.11.2010, 11:31 Автор темы   3
Virgo_Style
Корректор
 
Аватар для Virgo_Style
 
Регистрация: 30.08.2010
Последняя активность: Сегодня 11:51
Адрес: Москва
Сообщений: 10615
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 1280
Поблагодарили: 3594 раз(а) в 1702 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Собственно формулы:

Излучение q = εσT^4, где ε - степень черноты (теория считается для абсолютно черного тела, а это "коэффициент неидеальности", так сказать), σ - постоянная.
подробнее и еще здесь.

Теплоотдача: q=a(T2-T1), где a - коэффициент, определяемый по очень эмпирическим формулам и зависящий от уймы вещей.

Теплопроводность (в интегральной форме) q=l*(T2-T1)/h, где l -к-т теплопроводности, h - толщина стенки.


Это для удельных потоков тепла [Вт/м2], чтобы получить тепловой поток - множим на площадь: Q=q*F. Тепловой поток в установившихся режимах для нас величина постоянная.
Virgo_Style на форуме   Ответить с цитированием Вверх
Старый 21.11.2010, 14:13   4
ites
Ветеран Фонарёвки
 
Аватар для ites
 
Регистрация: 28.10.2010
Последняя активность: 10.05.2023 13:50
Адрес: Германия
Сообщений: 1195
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 27
Поблагодарили: 120 раз(а) в 53 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Это всё очень классный конетент, здорово! Но хотелось бы рассмотреть ещё один случай: теплопроводность боковых стенок. Т.е. в случе, где нарисована "тонкость", хотелось бы понять как расчитывать длину боковых стенок, толщину, увидеть примеры, рассмотреть случай с рёбрами. Просто цены не было бы.
ites вне форума   Ответить с цитированием Вверх
Старый 21.11.2010, 15:54 Автор темы   5
Virgo_Style
Корректор
 
Аватар для Virgo_Style
 
Регистрация: 30.08.2010
Последняя активность: Сегодня 11:51
Адрес: Москва
Сообщений: 10615
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 1280
Поблагодарили: 3594 раз(а) в 1702 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Мне бы тоже хотелось бы его рассмотреть... :-)))

В общем виде такое едва ли решается.

А численно - я бы делал как-то так...

Берем разрез фонаря и бьем его на элементарные "псевдокубики"-объемчики, чем больше - тем лучше. Задаемся углом, пусть это будет 1 градус, и считаем площади поверхностей объемчиков (не забывая, что при увеличении радиуса увеличится и площадь, это ведь не настоящие кубики, а вот такая фиговина как на рисунке внизу)

Как-то в таком ключе:
Нажмите на изображение для увеличения
Название: задача.jpg
Просмотров: 4959
Размер:	58.6 Кб
ID:	3120
Tx-температуры кубиков, Qx - получаемое/отдаваемое кубиками тепло, Fxx - площади поверхностей. Это я упрощенно нарисовал, ведь сверху-снизу тоже есть кубики.

Тот кубик, где сидит диод, получит от него тепло, равное (общее тепло, выделяемое диодом)/360 (у нас ведь шаг в один градус, поэтому 360).

Задаемся температурами "кубиков". Ну например, в первом приближении допустим, что это равномерное распределение.

И считаем, какую теплоту каждый кубик получит и какую отдаст.
простая теплопроводность Q=F*l*(deltaT), как уже говорилось.
Если сумма полученного/отданного тепла не равна нулю - кубик нагреется на deltaT=суммаQ/(теплоемкость*масса кубика).

Ну и повторяем расчет с новыми температурами, пока температуры не перестанут меняться. Через каждый "вертикальный слой" кубиков в этот момент должно проходить одинаковое количество тепла.

И вот в этот светлый момент мы получим картину температурного поля в фонаре.


Вероятно (вероятно) для решения таких задач есть специальные пакеты ПО.
А может и нет.
Virgo_Style на форуме   Ответить с цитированием Вверх
Старый 22.11.2010, 00:28   6
ites
Ветеран Фонарёвки
 
Аватар для ites
 
Регистрация: 28.10.2010
Последняя активность: 10.05.2023 13:50
Адрес: Германия
Сообщений: 1195
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 27
Поблагодарили: 120 раз(а) в 53 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Прежде чем тепло дойдёт до стенок фонаря, надо расчитать как распространится тепло по поверхности пилюли от диода до стенок. Мне что-то сразу так не очевидно как оно распространяется от центра к краю.
ites вне форума   Ответить с цитированием Вверх
Старый 22.11.2010, 01:16 Автор темы   7
Virgo_Style
Корректор
 
Аватар для Virgo_Style
 
Регистрация: 30.08.2010
Последняя активность: Сегодня 11:51
Адрес: Москва
Сообщений: 10615
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 1280
Поблагодарили: 3594 раз(а) в 1702 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

А какие еще есть варианты?


Вот в центре сидит диод, выделяет тепло. Куда ему деваться? Вниз? Ну вообще да, через воздух в сторону драйвера, есть такое дело. Но это копейки.

Вверх? Через изолятор на рефлектор (если повезло) или вообще через воздух на стекло и рефлектор? Обратно мизер, особенно во втором случае.

Ну и что у нас остается? Только вбок, а это сначала звезда, а потом площадка гильзы.
Virgo_Style на форуме   Ответить с цитированием Вверх
Старый 22.11.2010, 02:23   8
ites
Ветеран Фонарёвки
 
Аватар для ites
 
Регистрация: 28.10.2010
Последняя активность: 10.05.2023 13:50
Адрес: Германия
Сообщений: 1195
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 27
Поблагодарили: 120 раз(а) в 53 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Цитата:
Посмотреть сообщение Сообщение от Virgo_Style :
Ну и что у нас остается? Только вбок, а это сначала звезда, а потом площадка гильзы.
Я говорю конкретно о распределении тепла по полщадке гильзы. Тепло распространяется не совсем линейно как у тебя нарисовано. (опираясь на картинки из "Как распределена температура внутри материала?")
ites вне форума   Ответить с цитированием Вверх
Старый 22.11.2010, 10:45 Автор темы   9
Virgo_Style
Корректор
 
Аватар для Virgo_Style
 
Регистрация: 30.08.2010
Последняя активность: Сегодня 11:51
Адрес: Москва
Сообщений: 10615
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 1280
Поблагодарили: 3594 раз(а) в 1702 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

А как?
Virgo_Style на форуме   Ответить с цитированием Вверх
Старый 22.11.2010, 11:16 Автор темы   10
Virgo_Style
Корректор
 
Аватар для Virgo_Style
 
Регистрация: 30.08.2010
Последняя активность: Сегодня 11:51
Адрес: Москва
Сообщений: 10615
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 1280
Поблагодарили: 3594 раз(а) в 1702 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Поделюсь парой небольших хитростей

Нажмите на изображение для увеличения
Название: приемы.gif
Просмотров: 4910
Размер:	15.1 Кб
ID:	3157

О (2) я уже писал - это припой, которым залита гильза изнутри. Тут два момента - надо не залить отверстия под провода и не стоит увлекаться, а то для драйвера места не останется :-)

(1) вряд ли вызовет существенный эффект, но все лучше, чем ничего - кольцо между рефлектором и гильзой передает тепло на рефлектор (а также, при необходимости, позволит подправить фокусировку).
Использовал в клоне Raidfire Spear - там такой раскрасивый рефлектор с оребрением и окнами в корпусе, который реально висит в воздухе и тепла почти не получает.
Но надо сказать, что существенного эффекта от этого я не заметил.
Virgo_Style на форуме   Ответить с цитированием Вверх
Поблагодарили: 1 раз
Luceus (05.02.2016)
Старый 22.11.2010, 11:58   11
ites
Ветеран Фонарёвки
 
Аватар для ites
 
Регистрация: 28.10.2010
Последняя активность: 10.05.2023 13:50
Адрес: Германия
Сообщений: 1195
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 27
Поблагодарили: 120 раз(а) в 53 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Цитата:
Посмотреть сообщение Сообщение от Virgo_Style :
А как?
Ну на картинках у тебя используется упрощённая модель распространения тепла вдоль одной оси. Но реально в материале, если считать, что источник тепла точечный, то тепло распространяется во все стороны. Конкретно площадка гильзы упрощённо имеет две размерности, и чем дальше от источника, тем как бы шире фронт. И я никак не могу сообразить, влияет ли это или нет.
ites вне форума   Ответить с цитированием Вверх
Старый 22.11.2010, 12:39 Автор темы   12
Virgo_Style
Корректор
 
Аватар для Virgo_Style
 
Регистрация: 30.08.2010
Последняя активность: Сегодня 11:51
Адрес: Москва
Сообщений: 10615
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 1280
Поблагодарили: 3594 раз(а) в 1702 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Площадь изменяется.
Virgo_Style на форуме   Ответить с цитированием Вверх
Старый 22.11.2010, 13:16   13
ites
Ветеран Фонарёвки
 
Аватар для ites
 
Регистрация: 28.10.2010
Последняя активность: 10.05.2023 13:50
Адрес: Германия
Сообщений: 1195
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 27
Поблагодарили: 120 раз(а) в 53 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Цитата:
Посмотреть сообщение Сообщение от Virgo_Style :
Площадь изменяется.
Я понимаю. Но итоговое тепло не отдаётся сразу наружу, оно передаётся стенкам фонарика. Блин, без Solid Works не разобраться
ites вне форума   Ответить с цитированием Вверх
Старый 24.11.2010, 11:34 Автор темы   14
Virgo_Style
Корректор
 
Аватар для Virgo_Style
 
Регистрация: 30.08.2010
Последняя активность: Сегодня 11:51
Адрес: Москва
Сообщений: 10615
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 1280
Поблагодарили: 3594 раз(а) в 1702 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Вообще тепловой поток направлен противоположно градиенту температурного поля. Градиент, если кто не помнит :o) - это вектор, направленный в сторону наибыстрейшего возрастания величины.

Если картинкой, то вот как-то так.
Нажмите на изображение для увеличения
Название: тепло.gif
Просмотров: 2873
Размер:	9.6 Кб
ID:	3259
Красные линии - изотермы, черные стрелки - направление теплового потока в этом месте.

Все как в жизни, в общем-то: вылили ведро воды на горку - она и течет себе в каждой точке вниз.
Virgo_Style на форуме   Ответить с цитированием Вверх
Поблагодарили: 1 раз
Luceus (05.02.2016)
Старый 04.12.2010, 19:38   15
ites
Ветеран Фонарёвки
 
Аватар для ites
 
Регистрация: 28.10.2010
Последняя активность: 10.05.2023 13:50
Адрес: Германия
Сообщений: 1195
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 27
Поблагодарили: 120 раз(а) в 53 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Ещё интересный вопрос про радиаторы. Не знаю, к этому ли топику относится. Меня интересует, есть ли разница в эффективности радиатора, когда он установлен вертикально и горизонтально для случая комнатного стоячего воздуха. Т.е. создаёт ли в вертикальном случае нагрев воздуха рёбрами радиатора конвекцию и играет ли она роль?
ites вне форума   Ответить с цитированием Вверх
Старый 04.12.2010, 19:46 Автор темы   16
Virgo_Style
Корректор
 
Аватар для Virgo_Style
 
Регистрация: 30.08.2010
Последняя активность: Сегодня 11:51
Адрес: Москва
Сообщений: 10615
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 1280
Поблагодарили: 3594 раз(а) в 1702 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Ну, нагретый воздух в любом случае потечет вверх.

Если на его пути будут горизонтальные ребра, то сделать это ему будет сложнее.
Virgo_Style на форуме   Ответить с цитированием Вверх
Старый 04.12.2010, 22:49   17
ites
Ветеран Фонарёвки
 
Аватар для ites
 
Регистрация: 28.10.2010
Последняя активность: 10.05.2023 13:50
Адрес: Германия
Сообщений: 1195
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 27
Поблагодарили: 120 раз(а) в 53 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Цитата:
Посмотреть сообщение Сообщение от Virgo_Style :
Ну, нагретый воздух в любом случае потечет вверх.

Если на его пути будут горизонтальные ребра, то сделать это ему будет сложнее.
Я имел в виду расположение радиатора горизонтальное/вертикальное. В вертикальном случае рёбра тоже вертикально направлены, понятно. Вопрос в количественных характеристиках.
ites вне форума   Ответить с цитированием Вверх
Старый 04.12.2010, 23:26 Автор темы   18
Virgo_Style
Корректор
 
Аватар для Virgo_Style
 
Регистрация: 30.08.2010
Последняя активность: Сегодня 11:51
Адрес: Москва
Сообщений: 10615
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 1280
Поблагодарили: 3594 раз(а) в 1702 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Ну. Чтобы получить количественные характеристики, надо расчет делать :-)

В принципе, я и качественую оценку не возьмусь дать. В случае вертикального радиатора мы теряем температурный напор, но, возможно, получим несколько бОльшую скорость потока в верхней части.

А если размер горизонтального радиатора достаточно велик, то в центре получится зона, куда не попадает свежий воздух и опять же получим уменьшение температурного напора.

Надо считать (а лучше - экспериментировать).
Virgo_Style на форуме   Ответить с цитированием Вверх
Старый 08.05.2011, 23:23 Автор темы   19
Virgo_Style
Корректор
 
Аватар для Virgo_Style
 
Регистрация: 30.08.2010
Последняя активность: Сегодня 11:51
Адрес: Москва
Сообщений: 10615
Записей в дневнике: 1
Сказал(а) спасибо: 1280
Поблагодарили: 3594 раз(а) в 1702 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Результаты тестов термопаст, не помню откуда

отличноочень хорошохорошо"бонус"
Нажмите на изображение для увеличения
Название: Термопасты - outstanding.png
Просмотров: 2594
Размер:	9.5 Кб
ID:	15485Нажмите на изображение для увеличения
Название: Термопасты - verygood.png
Просмотров: 2597
Размер:	11.2 Кб
ID:	15486Нажмите на изображение для увеличения
Название: Термопасты - good.png
Просмотров: 1731
Размер:	11.7 Кб
ID:	15484Нажмите на изображение для увеличения
Название: Термопасты - bonus.png
Просмотров: 1680
Размер:	16.9 Кб
ID:	15482

Все термопасты на одной диаграмме
Нажмите на изображение для увеличения
Название: Термопасты - diagall.gif
Просмотров: 1081
Размер:	84.0 Кб
ID:	15483
__________________
►LedCalc - определение светового потока диода: онлайн-версия (упрощенная), оффлайн-версия (программа), выбор драйвера
В личку следует обращаться по личным вопросам. Для консультаций существует форум.
Virgo_Style на форуме   Ответить с цитированием Вверх
Старый 07.06.2012, 23:56   20
Rus 36
Увлеченный
 
Регистрация: 30.10.2010
Последняя активность: 17.08.2023 09:07
Адрес: Воронеж
Сообщений: 395
Сказал(а) спасибо: 7
Поблагодарили: 17 раз(а) в 11 сообщениях

По умолчанию Re: Слово о теплоотводе

Глупый вопрос, но интересны мнения - корпус фонаря из пластин (примерно 4мм толщиной) хорошо подогнанных и стянутых шпильками, площадь радиатора будет даже немного избыточной, как думаете будут проблемы из за переходов алюминий\алюминий? Сделать цельным не смогу, цена фрезеровки будет космической, планирую велофару на следующий сезон новую построить.
Rus 36 вне форума   Ответить с цитированием Вверх
Ответ  Создать новую тему
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск





Copyright ©2007 - 2024, FONAREVKA.RU

Powered by vBulletin®
Copyright ©2000 - 2022, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot

Правила форума | Отказ от ответственности

Время генерации страницы 0.15654 секунды с 17 запросами