Вариант радиатора для СИД в исполнении emitter.

#1
Нужно:
Алюминиевый радиатор с толстой подошвой (в моем случае 5 мм, 7 ребер 10*45 мм)
Медный стержень (жало от паяльника 100 ватт, диаметр - в моем случае немногим более 8ми мм)

В радиаторе в центре я просверлил дырку диаметром 8 мм. Стержень в моем случае был немного больше сверла, буквально на 0,1 - 0,2 мм, так что без молотка оно туда не вставлялось. Далее я отрезал от него кусок в 2 см, с одной стороны сделал фасочки и вбил его в дырку. В процессе вбивания стержень утолщался, так что чем дальше, тем тяжелее он шел. Итого торчать у меня осталось около 8 мм сверху. Торец я отполировал и приклеил СИД на эпоксидку.

Я еще не знаю что я буду использовать - отражатель или коллиматор, так что столбик я оставил повыше. По идее на радиатор можнно наклеить плату с дыркой в центре и тогда высота столбика должна быть 2-3 мм чтобы СИД можно было припаять напрямую к плате.



Отводит тепло данная конструкция нормально. Температура СИДа не превышала 50 градусов. В фонарике я возможно поставлю вентилятор (планирую сделать большой фонарь на свинцовых батареях).

[Данная ситуация наглядно показывает необходимость предварительных вычислений даже в такой, казалось бы, простой задаче, как отвод тепла от светодиода.
Действительно, получить доступ к основанию СИД весьма трудно, а к переходу - и вовсе невозможно. Давать совет использовать для замера носимый тепловизор, как стал бы делать я, лишено смысла из-за значительной стоимости таких приборов.
Вычислим температуру перехода СИД. Это можно сделать легко.
Использовалась эпоксидная смола без теплопроводного наполнителя. λ=0.1-0.2Вт*м/град, среднее значение ~0.15
Слой смолы h не подвергался давлению при склейке или вакуумированию перед ней, следовательно, в нём остались воздушные пузыри, вероятная толщина слоя ~200μм, возьмём двойной запас и уменьшим толщину вдвое - 100μм.
Площадь медного основания СИД S=32mm2, а тепловое сопротивление переход-основание Θjs=5град./Вт.
Мощность диода P=5.25W.
Тогда температура перехода будет выше температуры основания, к которому приклеен светодиод на
ΔT1=(h/(λxS)+Θjs)хP=(100/(0.15х32)+5)x5.25=135град.
Если температура воздуха равна +20град. С и ситуация развивается не в пластмассовом корпусе фонаря и на бесконечно большом радиаторе, то температура перехода 135+20=155 град. С.
Реальность требует учесть и радиатор и пластмассовый корпус и температуру среды, могущую превзойти 20 град. С.
Пусть тепловое сопротивление радиатора Θra=7град./Вт, этот радиатор уже весьма велик, едва ли имеет смысл ставить ещё больший.
Тогда Tj=155+Θrax5.25=192 град. С.
Пластмассовый корпус, окружающий радиатор со светодиодом добавит ещё 5-10С/Вт, что должно дать конечную температуру перехода 192+7.5х5.25=231 град. С.
Конечный вывод очевиден - приклейка СИД эпоксидной смолой без теплопроводящих наполнителей приведёт к сильному перегреву СИД и его быстрой деградации. ]
- примеч. модератора
 
Последнее редактирование модератором:
#2
....приклеил СИД на эпоксидку
:)
тоесть между площадками диода и
основания теплоотвода слой теплопроводной пасты ::) (надеюсь ::) )
а сам диод преклеен на эпоксидку по периметру
основания ::)
 
#5
Между диодом и стержнем очень тонкий слой эпоксидки. Притерто до хруста. Эпоксидка тоже вполне неплохо проводит тепло, в данном случае этого хватит (5 ватт надо отдать через 0,3 кв. см. - после 400 ватт через 2 кв. см. этим меня не испугать).

Провода припаивались и крепились уже после тестирования на температуру.
 
#8
Не надо проще, обычно "простые" конструкции разваливаются в первую же заброску :)
 
#9
Я же не говорю совсем простые, я просто делаю как проще (во завернул). Надежность как всегда на первом месте. Тут разваливаться нечему особо. Сам фонарик еще даже не родился в голове - есть куча вариантов как и что я хочу сделать но окончательного выбора я пока не сделал.
 
#11
Есть. В холодильнике у меня валяется. Но и тут не все так гладко - этот термоклей невозможно размазать тонкм слоем как я размазал эпоксидку. Еще раз говорю - ее слой исчезающе мал, я отполировал и выровнял торец стержня. Я думал насчет припаять, но для 5ти ватт вполне хватит и моего способа.

off. По работе мне приходится иметь дело с отводом 400 ватт от мосфета с прощадью дна 2 кв.см. http://wintel.ru/upload/pb-sborka/17.jpg Там даже термопаста не спасает. Притираем, прижимаем, полируем, но всеравно горят от перегрева.
 
#12
Сравнение яркости и спектра. СИДы без отражателей и коллиматоров.

2 * 3W Luxeon 5500K, дистанция полметра.


5W Edisson 3300K дистанция полметра.


2 * 40W ЛДС холодного света (4500-5500K)


8 * 40W лампы накаливания


з.ы. Визуально пятиваттник светит ярче. Хотя по люменам он немного слабее (2*65 против 110).
 
#14
Угу. Я уже давно заметил что фотик и глаз это разные вещи. Выглядит это так: включаю Эдиссон. Глаза привыкают и видят все весьма хорошо. Выключаю Эдиссон, включаю Люксеоны. Визуально ярче и синее, но только первые секунды. Через некоторое время становится видно хуже. Сравнивал я по комфортности чтения книжки на расстоянии 3х метров. Всетаки синий пик у Люксеонов сбивает адаптацию зрения. Лучше различимы цвета, но существенно хуже контрастность.
 
#16
(как бы я ее померил...) Термопара, обмазанная термопастой и прижатая спичкой к верху СИДа, показывает 55 градусов. Столбик у СИДа - 53 градуса (после 5ти минут работы, радиатор уже теплый). По паспорту температура может достигать 110 градусов.

з.ы. Сейчас я вообще сделал ход конем - припаял СИД к радиатору. Вообще удивляюсь, как он это пережил, но вроде как яркость не пострадала. Паял сплавом Розе при +150 на радиаторе.

з.з.ы. Скоро будет готов фонарик...
 
#17
Ну тогда расскажите как я могу померить температуру перехода. В следующем эксперименте попробую замерить.

Вообще-то я использовал эпоксидку так как боялся паять. Но решил всетаки рискнуть и паяный вариант мне по надежности нравится больше.

относительно нормального крепления теплопроводящим клеем
Та же эпоксидка плюс нитрид алюминия. Его прочность в разы меньше, чем у обычной эпоксидки. Вопрос надежности склейки меня не волнует (отдирать пришлось пассатижами с усилием несколько кг), интересует лишь хватит ли теплопроводности слоя эпоксидки <0,1 мм.
 
Сверху