Hliníkový STAR vs měděný STAR LED - o kolik % více lumen?, aneb diskuze o zahřátí čipu LED, jeho výkonu a tepelných přechodech Možnosti

[Benik3]

Trochu jsem to otestoval.
Měl jsem tady starou XM-L T6 na 16mm hliníkovém STARu. Při cca 750mA se to ustálilo na nějakých 50°C (neměřil jsem, jenom dotykem).
Pak už hodně roste teplota s proudem. Škoda že v datasheetu není nějaká křivka...

Spíš by mě zajímalo, jestli v tomto ohledu je lepší hliník (který má větší kapacitu) nebo měď (která to rychle odvede)...
Bohužel doma nemám navíc žádnou XM-L na mědi...

Ty Cu STARy z intl-outdoor jsou takový zlatavý, že by to byl pozink? (tedy vznikne vlastně mosaz)

[Mike]

LED STAR je tak malý objem, že nemá vůbec smysl uvažovat o měrné tepelné kapacitě materiálu, v překladu hliník se ti rozpálí za 6 vteřin a měď za 9 vteřin, pak už hraje jen chladící plocha a ta je stejná

No možná to je pozlacený... Jen kde se to dělá...

[zoom]

Chladiaca plocha je sice stejna ale pri teplote 100C sa z nej odvedie viac tepla ako pri teplote 80C ( ak predpokladame teplotu cipu 125C ).

[384]

A procpak by, mily Watsne, mela byt teplota staru v jednom pripade vyssi a ve drunem nizsi?

[zoom]

Myslel som to asi tak ze ak napr. predpokladame ze LED cip ma mat teplotu 125C tak v pripade priameho nacinovania na CU star je teplota staru 100C ale v pripade klasickeho AL staru s dielektrickou vrstvou bude teplota staru 80C. Dielektricka vrstva teda zhorsuje odvod tepla z LED do STARU a to vlastne sposobuje ze klasicky AL star vyziari menej tepla do priestoru aj napriek tomu ze vyzarovacia plocha je ta ista.

V pripade ak pozaduejeme aby LED cip mal teplotu len 85C tak chladiaci vykon CU staru lepsie povedane staru bez izolatora ktory pridava zial aj tepelny odpor je percentualne este vyznamnejsi.
Pri 10W :

1. Star s izolacnou vrstvou 85C-25C-20C=40C teplota vzduchu 25C takze tepelny spad len 40-25=15C
2. Star bez izolacnej vrstvy 85C-25C=60C teplota vzduchu 25C takze tepelny spad az 60-25=35C

Tento příspěvek byl editován zoom: 23.1.2014 06:33

[384]

Hm, takze jestli tomu dobre rozumim tak obe ledky sviti 10W, obe maji stejnou teplotu chipu, ale ta na hliniku ma mensi teplotu na staru? Z tohohle pohledu bych teda radsi kupoval ten hlinik, ne?

[zoom]

Hm, takze jestli tomu dobre rozumim tak obe ledky sviti 10W, obe maji stejnou teplotu chipu, ale ta na hliniku ma mensi teplotu na staru? Z tohohle pohledu bych teda radsi kupoval ten hlinik, ne?

Naopak vacsia teplota STARU znamena vacsi rozdiel teplot medzi starom a okolim co znamena vacsi odvod tepla zo STARU do vzduchu.



Tento příspěvek byl editován zoom: 23.1.2014 06:27

[384]

Zoome, zkus se zamyslet. Fakt si myslis ze cim lepsi chladic, tim vyssi teplota chladice?

[zoom]

384,

Teplejsi chladic vyziari viac tepla/watov do okolia .
Pri pouziti CU staru teplo/waty nezostanu v LEDke lebo LEDka je priamo nacinovanana na CU stare.

[384]

Tak jinak, mam cisty vykonovy odpor ktery topi 1W. V prvnim pripade na nej dam malinky chladic s tepelnym odporem 100K/W a v druhem pripade na nej namontuji chladic z procesoru o tepelnem odporu 1K/W. Podle me ten velky chladic bude mit teplotu okoli (25+1) kdezto ten maly bude mit teplotu o kterou se spalis (25+100). Takze neni nahodou pravda ze cim lepsi chladit, tim nizssi teplota? Nebo jsem nekde udelal chybu ve vypoctu?

[Burda]

Tak jinak, mam cisty vykonovy odpor ktery topi 1W. V prvnim pripade na nej dam malinky chladic s tepelnym odporem 100K/W a v druhem pripade na nej namontuji chladic z procesoru o tepelnem odporu 1K/W. Podle me ten velky chladic bude mit teplotu okoli (25+1) kdezto ten maly bude mit teplotu o kterou se spalis (25+100). Takze neni nahodou pravda ze cim lepsi chladit, tim nizssi teplota? Nebo jsem nekde udelal chybu ve vypoctu?

To je zvláštní já ti mám takový pocit, že tohle fórum slouží poslední dobou k doplňování základního vzdělání a vůbec i elementárních zákonů logiky pro některé přispěvatele;) Nic proti tobě "zoome" tvoje schopnost se ptát
a hlavně se ptát na blbosti často je až obdivuhodná. Svědčí o tom, že tvůj učitel/é od základky po současnou školu neodvedli dobrou práci a měli by vrátit značnou část mzdy za ní obdrženou... Prostě klobouk dolů před všemi ostatními členy fóra, že mají stále chuť ti odpovídat a vymítat bludy z tvojí hlavičky, jen pro všechny ostatní je to dost otravné. Neb míra spamu produkovaná tebou mi poslední dobou začíná připadat už hodně obtěžující. Co kdyby jsi svoji grafomantickou klávesnici aspoň v 50% případů krotil a než něco šplechtneš do fóra se raději pořádně zamyslel ? Ono to zamyšlení by nemuselo trvat ani tak dlouho co napíš svou další "perlu". Není tu nějaký nástroj na filtrování příspěvků produkovaných konkrétním uživatelem ?

Tento příspěvek byl editován Burda: 24.1.2014 09:31

[okupka]

To je zvláštní já ti mám takový pocit, že tohle fórum slouží poslední dobou k doplňování základního vzdělání a vůbec i elementárních zákonů logiky pro některé přispěvatele;) Nic proti tobě "zoome" tvoje schopnost se ptát
a hlavně se ptát na blbosti často je až obdivuhodná. Svědčí o tom, že tvůj učitel/é od základky po současnou školu neodvedli dobrou práci a měli by vrátit značnou část mzdy za ní obdrženou... Prostě klobouk dolů před všemi ostatními členy fóra, že mají stále chuť ti odpovídat a vymítat bludy z tvojí hlavičky, jen pro všechny ostatní je to dost otravné. Neb míra spamu produkovaná tebou mi poslední dobou začíná připadat už hodně obtěžující. Co kdyby jsi svoji grafomantickou klávesnici aspoň v 50% případů krotil a než něco šplechtneš do fóra se raději pořádně zamyslel ? Ono to zamyšlení by nemuselo trvat ani tak dlouho co napíš svou další "perlu". Není tu nějaký nástroj na filtrování příspěvků produkovaných konkrétním uživatelem ?

Uff, mluvis mi z duse, ale asi bych to nenapsal tak slusne

[Vědátor]

Vaše polemiky jsou velice zajímavé .. ovšem teplejší chladič (i kdyby stejných parametrů) ve stejných okolních podmínkách opravdu uchladí větší výkon. Více informací je v měření zde. Krom toho je také dobré uvažovat jinou barvu měděného a hliníkového staru, měděný je "tmavší" a díky tomu je předpoklad, že při vyšších teplotách se u něho o něco lépe projeví vyzařování tepla (i když vyzářeného tepla bude málo).

Zoom tady uvažuje stejnou teplotu čipu LED, což by znamenalo různé příkony do LED.

Tepelný zdroj se dá převést na zdroj proudu při řešení elektrických obvodů a teplota okolí "je" zdroj napěťový (stejně tak rozdíl teplot "je" rozdíl napětí a přenášený výkon "je" proud). Odpory mezi tepelným zdrojem a teplotou okolí (včetně tepelného odporu chladiče) jsou podobné odporům v elektrických obvodech. Je pak možné využívat i podobnosti s Ohmovým zákonem. V případě menšího tepelného odporu mezi čipem a okolím (v případě LED na měděném staru bez izolační vrstvy) bude teplota čipu při stejném výkonu menší. Zoom ovšem uvažuje stejnou teplotu čipu, což znamená, že výkon (tepelný) LED bude o něco větší a tím i teplota měděného staru bude větší (kvůli menším odporům po cestě).

Ve výsledku tedy měděný star uchladí při stejné teplotě čipu o něco větší výkon, ale nebude to tolik markantní kvůli velkému tepelnému odporu mezi starem a okolím a malému rozdílu tepelných odporů mezi pájecí ploškou a starem v případě měděného a hliníkového staru.

Tento příspěvek byl editován Vědátor: 24.1.2014 12:34

[zoom]

Podla prveho prispevku v tomto vlakne je tepelny odpor medzi "LED cipom" a AL LED stasrom koli izolacnej vrstvicke pri AL stare cca 2x vacsi ako u CU staru bez izolacnej vrstvicky.

[384]

Vedator:

Aha, takze zoom ma pravdu. Jenze Zoomuv puvodni prepoklad byl take ten, ze ledky maji stejny vykon a stejne sviti a maji stejnou teplotu kremiku. Ja to osobe pochopil tak ze porovnavame chlazeni lekdy pri stenem vykonu na ruznych starech. Ostatne jinak to snad ani nema vyznam. Jo a pokud jde o emisivitu ruznych materialu, tak zrovna myslim ze hlinik je na tom s emisivitou lepe nez med.

No a pokud tu emisivitu zanedbame a ledky budou na stenjem vykonu, tak teplota chladice bude proste stejna. Navic jestli sem to pochopil spravne tak rozdil mezi medenym a hlinikovym chladicem jsou cca 2K/W. Jenze tepelny odpor star-vzduch bude cca 100K/W takze podle me, kdyz na star nedas chladic tak je uplne jedno jestli med nebo olovo.

[zoom]

384,

Principialne mas pravdu ale nezabudol si nahodou na skutocnost ze plocha PADu pod ledkou je OMNOHO mensia ako plocha STARU ?

[384]

Ehm, premyslim jaky by to mohlo mit efekt a napada me jen ten ze vsechno teplo z led se neprenese do staru a vyzari se primo z ledky. To jsi myslel? Pak si uvedom ze ledka ma jen 4mm^2 a star alspon 400mm^2, takze teplo vyzareny primo z ledky bude zanedbatelny.

[Mike]

Takže asi takhle, emisivita při takhle malých rozměrech skutečně žádný vliv nemá, pro jistotu si zde zpočítáme kolik uchladí vyzařováním STAR o průměru 20mm:

Tch.......teplota chladiče (v Kelvinech 273+70)
To........teplota okolí (v Kelvinech 273+25)
S..........plocha materiálu (v metrech)
Q.........teplo (ve watech)
d.........Stefanova-Boltzmannova konstanta (d=5,67 ? 10-8 W? m^-2 ? K^-4)
e..........emisivita.......hrubý hliník => e=0,07
..............................zoxidovaná měď => e=0,65
..............................eloxovaný hliník => e=1
[i]Hliníkový STAR 70°C:
Q = d ? S ? e ? (Tch^4 - To^4)=(5,67 ? 10^-8) ? (3,14 ? 0,01^2) ? (0,07) ? (343^4-298^4)=0,0074 Watt
[i]Měděný STAR 70°C:
Q = d ? S ? e ? (Tch^4 - To^4)=(5,67 ? 10^-8) ? (3,14 ? 0,01^2) ? (0,65) ? (343^4-298^4)=0,069 Watt, takže opravdu nemá smysl se zabývat emisivitou STARU, jen zde doplním, kolik vyzáří povrch standartní svítilny na 1x18650 s přiblížným povrchem 125cm^2 při teplotě 50°C a 70°C:
[i]Svítilna 1x18650 bez žeber s 125cm^2 a teplotě 50°C:
Q = d ? S ? e ? (Tch^4 - To^4)=(5,67 ? 10^-8) ? (0,0125) ? (1) ? (323^4-298^4)=2,12 Watt
Svítilna 1x18650 bez žeber s 125cm^2 a teplotě 70°C:
Q = d ? S ? e ? (Tch^4 - To^4)=(5,67 ? 10^-8) ? (0,0125) ? (1) ? (343^4-298^4)=4,22 Watt
Hodně žebrované tělo ZORY Scorpion 6xXM-L s 400cm^2(tuším) při 70°C:
Q = d ? S ? e ? (Tch^4 - To^4)=(5,67 ? 10^-8) ? (0,03) ? (1) ? (343^4-298^4)=13.5 Watt

Ve všech případech se zbytek tepla musí ochladit prouděním vzduchu. Tedy z tohodle hlediska je jedno jestli máme STAR z mědi či hliníku. A jak píše 384, tepelný odpor mezi STARem a okolím je prakticky nekonečný v porovnání s odporem LED a STARu, tudíž měděný STAR se akorát rychleji ohřeje na určitou teplotu a pak už je asi víceméně jedno, jestli je z mědi, či hliníku, uchladí stejně, ale chip LED bude teplejší právě o oněch 2,5W/°C, tedy o 2,5°C*7Watt(tepla)=17,5°C, protože pořád musíme brat v úvahu, že LED se chladí pouze STARem a teplo proudí přes ten přechodový odpor izol.vrstvy u Al STAR.

Pokud bych se v něčem pletl, tak mě opravte.

Tento příspěvek byl editován Mike: 25.1.2014 01:36

[Benik3]

Konečně logicky a polopatě vysvětleno, díky

akorát mi není jasný to
[i]Svítilna 1x18650 bez žeber s 25cm^2 a teplotě 50°C:
Q = d ? S ? e ? (Tch^4 - To^4)=(5,67 ? 10^-8) ? (0,0025) ? (1) ? (323^4-298^4)=0,844 Watt
Svítilna 1x18650 bez žeber s 25cm^2 a teplotě 50°C:
Q = d ? S ? e ? (Tch^4 - To^4)=(5,67 ? 10^-8) ? (0,0025) ? (1) ? (343^4-298^4)=1,34 Watt

nadpisy stejný, dosazený stejný hodnoty ale výsledek jiný

Tento příspěvek byl editován Benik3: 25.1.2014 00:51

[Mike]

Benik3: Hodnoty nejsou stejný ;-) je jiná teplota chladiče, Tch=343 a 323 ;-) A ještě jsem změnil plochu svítilny z 25cm^2 na 125cm^2 :-D Těch 25 má svítilna tak na mikrotužkovou baterii :-D A upravil jsem další hodnoty a nadpisy, teď by to mělo sedět všechno ;-)

Tento příspěvek byl editován Mike: 25.1.2014 01:38