Vyzářený výkon z LED, Kolik energie z celkového příkonu LED se vyzáří do okolí? Možnosti

[wooferx]

Nejsem si úplně jistý jestli jsem ve správné kategori, ale k problému:

Asi každý si všiml, že pokud dá ruku před zapnutou svítilnu, tak lze snadno cítit vyzařované teplo. Při nedávných pokusech s Cree XM, jsem byl až překvapen, jak dokáže LED pálit. Při umístění prstu cca 10 mm a blíž to už opravdu pálí na kůži. Překvapilo mě, že dioda dokonce dokáže spalovat papír podobně jako lupa na slunci. Otázka zní, jak velké procento z příkonu se u takto účinných LED jako CREE XM vyzáří do okolí? Napadá někoho jak by se tato hodnota dala přibližně odvodit ? Hádám, že údaj o svítivosti v lumenech stačit nebude, protože ten postihuje pouze viditelné spektrum a nikoliv už infračervené spektrum. Jinou možností by bylo měřit teplotu chladiče o známém tepelném odporu s přidělanou LED a podle znalosti teploty chladiče a okolí dopočítat ztrátový výkon. Měření by ale muselo být dost přesné.


Hledaná veličina: zářivý tok Zajímala by mě tato hodnota, protože v případě, že by se např. z příkonu 10 W 3 W vyzářily do okolí, tak by se při návrhu chladiče teoreticky mělo počítat se ztrátovým výkonem (který ohřívá chladič) poze 7 W a nikoliv 10 W. V případě 10000 lumenových projektů už by tato "ušetřená" hodnota mohla být celkem zajímavá. Ale za předpokladu, že vyzařovaný výkon je zanedbatelný (např. do 10%) tak nemá smysl se tím dále zabývat.

Pro názornost přikládám video s pálením papíru pomocí XM-L: http://www.youtube.com/watch?v=C4G9utEwhn4

Jen dodám varování, že jsem si tímto pokusem poškodil čip LED. Díky tomu, že se rozpálený papír dotkl průhledné (silikonové?) "čepičky", tak se na povrchu připálila. Říkal jsem si škoda, tak jsem právě trochu zaclonil LED a bude mít horší účinnost... Ale ukázalo se to jako větší problém, protože ono zakalené místo se při 3A začalo svícením samovolně ohřívat a povrch se začal pálit. LED nakonec našla uplatnění ve svítilně "POLICE 15W", která dává proud asi 1 A, kdy k pálení nedochází. A oproti původní noname LED stoupla svítivost FL asi trojnásobně

Tento příspěvek byl editován wooferx: 30.3.2011 19:40

[Benik3]

Tak tohohle jsem si všiml také. Docela me to prekvapilo.
Kdyztak muzu hodit fotky v IR spektru.
Taky jsem premyslel, jestli to neco zapali, ale obaval jsem presne toho popaleni cepicky, jako se stalo tobe.

[jirik]

Hádám, že údaj o svítivosti v lumenech stačit nebude, protože ten postihuje pouze viditelné spektrum a nikoliv už infračervené spektrum.

Stačit to bude, bílé LED v IR nevyzařují (spektrum najdeš v každém datasheetu).

Uvádí se, že pro bílé světlo 1W zářivý tok = cca 320 lumenů. (některé zdroje uvádí mírně odlišné hodnoty)

Takže když XM-L má při spotřebě 1W světelný tok až 160lm, tak to odpovídá zářivému toku 0,5W. Při spotřebě 10W je účinnost nižší cca 25-30%. Takže zářivý tok 2,5-3W.

[wooferx]

Benik3: Pro zajímavost sem klidně nějaké fotky hoď, díky.
jirik:
25-30% účinnost už je solidní. Takže např. u projektu s 10 x XM-L při příkonu 100 W se bude chladič ohřívat výkonem 70-75 W. Pokud se LEDky časem dostanou např. na 50 % tak už to bude celkem zásadní údaj pro návrh vhodného chladiče.

Koukal jsem se do datasheetu XM a vyzařování v IR je opravdu zanedbatelné. Jak píšeš, ty údaje o přepočtu lumenů na watty se asi liší podle podmínek, pro které jsou definovány... Hledal jsem a např. zde se uvádí, že ideální zdroj bílého světla (se 100 % vyzářeného výkonu) má svítivost 250 lm/W. Zajímavé, že světelná účinnost (Luminous efficiency) se pro takový zdroj uvádí pouze 37 %. 100% světelnou účinnost má pouze zdroj zeleného světla při svítivosti 683 lm/W, na které je oko nejcitlivější. Přesný přepočet lumenů na watty je tedy závislý na spektru zdroje. Jednoduší by byl přepočet zářivého toku (radiant flux), který se udává přímo ve wattech a nezávisí na spektru, ale ten nikdo u LED stejně neudává. Šlo mi pouze o přibližné určení, takže OK.

Tento příspěvek byl editován wooferx: 31.3.2011 15:10

[jirik]

To teoreticke maximum pro bile svetlo prave zalezi na teplote chromaticnosti i CRI. Tabulka v tomhle clanku na wikipedii je pro spoustu lidi matouci. Uz jsem se na forech nekolikrat setkal s lidmi co si mysli, ze zdroj bileho svetla muze mit az 683lm/W, protoze si nevsimnou, ze to je jen pro monochromaticke zelene svetlo. A ten posledni sloupecek s procenty je taky vicemene nesmyslny.

Jinak zarivy tok se udava u IR, UV a tmave modrych LED. Tam lumeny nemaji smysl. Naopak u bilych LED nema moc velky smysl uvadeni zariveho toku. Pro vetsinu pouziti to neni dulezite (snad az na osvetleni akvarii a pestovani kyticek )

[Benik3]

Tak jsem si dneska při fyzice půjčil teploměr. Teplota docela rychle nastoupala na 140°C kousek od čepičky. Neměl jsem bohužel plně nabitou baterii a baterka potom rezignovala, ale teplota už stoupala poměrně pomalu. Přes nějakých 160°C by se to ale asi klidně dostalo

Přikládám i ty fotky:
1.) max výkon, chip bez reflektoru
2.) low mod, chip bez reflektoru
3.) bez reflektoru, vzdalenost FL a fotaku cca 13cm
4.) jako 3. ale s reflektorem

Bohuzel fotak uz je docela rozbyty a v IR svetle ma problem s ostrenim :/

Přiložený náhled(y)

 

[Lucky]

tak ma napada, ze uz fotit vykonejsie ledky s fotakom napriamo moze byt skodlive, ci fotil si to cez nejaky filter?

[Benik3]

Prave ze ne. IR filter jsem vyndal. Pred fotak jsem pak dal filtr propoustejici pouze IR. On je to takovej starej, napul rozebranej fotak. Blbne u toho snimac polohy ostrici cocky, takze ho vzdycky predtim musim rozebrat a nejak ho donutit ho zaregistrovat tu cocku
Normalni fotak je bez problemu, protoze obsahuje IR filtr, kterej to bez problemu odblokuje. Dokonce ani červený laser 250mW s tim nic neudela

[wooferx]

Naopak u bilych LED nema moc velky smysl uvadeni zariveho toku. Pro vetsinu pouziti to neni dulezite (snad az na osvetleni akvarii a pestovani kyticek )

Chápu, za předpokladu použití bílé LED ke svícení údaj o zářivém toku není podstatný, jen když bych chtěl porovnávat, která LED bude více pálit do novin
Pro inspiraci video: Jak spaluje HID svítilna. To už aby se člověk bál, aby něco omylem nezapálil

Benik3:
Zajímavé, že při foceni IR světla je výsledek modrý. Čekal bych fotky do červena Jak hodně "hluboko" je třeba u tvého foťáku IR filtr ? Co se musí všechno rozebrat, aby ses k filtru dostal ?

[Benik3]

Zajímavé, že při foceni IR světla je výsledek modrý. Čekal bych fotky do červena Jak hodně "hluboko" je třeba u tvého foťáku IR filtr ? Co se musí všechno rozebrat, aby ses k filtru dostal ?

Taky jsem čekal odstín do červena, ale většina fotaku to spis snimne do modra. IR filtr se vetsinou nachazi primo pred CCD chipem. Je to takovy sklicko s nacervenalou barvou. Vetsinou nastesti nebyva soucasti primo optiky, takze ji vyndas celou, odeberes sklicko a zase nandas
Na tohle staci i obyc web kamera. Jinak ten opacny IR filtr se da koupit nebo udelat ze sklicka a z barvy z černýho lihovyho centrofixu

[Sinty]

Chápu, za předpokladu použití bílé LED ke svícení údaj o zářivém toku není podstatný, jen když bych chtěl porovnávat, která LED bude více pálit do novin
Pro inspiraci video: Jak spaluje HID svítilna. To už aby se člověk bál, aby něco omylem nezapálil

Je to svítilna s přežhavenou 100W halogenovou žárovkou, žádné HID Ten projekt je už zastaralý.