Перейти к публикации

SW Simulation. Радиатора для светодиодов


Рекомендованные сообщения

Здравствуйте уважаемые инженеры и сочувствующие им! Прошу помощи... Шев поставил задачу: сделать теплотехнический расчет для уличного светильника на светодиодах. Опыта в этом деле нет, голова уже кругом. Расскажу что я делал по порядку, а вы уж поправьте пожалуйста! Кстати, не обращайте внимания на радиатор, это тестовый чертеж, без претензий)) Мне бы понять что я не так делаю для начала.

Характеристики диода есть на скриншотах.

 

1) Создаю сборку светильника.

2) Создаю исследование -> Термическая

3)Применяю материалы для деталей : к радиатору - алюминий, к подложке диодов - алюминий, к диодам - кремний.

4) Добавляю термические нагрузки:

    а. Тепловая мощность - на диоды в объеме, общая 39Вт.

    б. Конвекция - на все грани всей сборки, 25 Вт/м^2*K , массовая температура окружающей среды - 293К.

Тут первый вопрос по  коэффициенту конвекции. Правильно ли будет взять 25? В справке по Силиду естественная конвекция 5-25 Вт/м^2*K. 

5) Запускаю исследование.

 

Видим что разница между максимальной и минимальной температурой всего 4 градуса С и максимальная 34С.  Как-то не похоже на правду...

Дальше я пробовал добавить термическое сопротивление... так и сяк... в итоге совсем запутался. Грелся только диод до бешеных температур, а радиатор оставался холодным.

 

Подскажите что я не так делаю, какие термические сопротивления нужно добавить? Или что как вообще? ((

 

 

02.jpg

03.jpg

04.jpg

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


51 минуту назад, Citizen2018 сказал:

Правильно ли будет взять 25? В справке по Силиду естественная конвекция 5-25 Вт/м^2*K. 

лучше оценить вилку. худший случай ведь 5.

52 минуты назад, Citizen2018 сказал:

Дальше я пробовал добавить термическое сопротивление... так и сяк... в итоге совсем запутался. Грелся только диод до бешеных температур, а радиатор оставался холодным.

так и должно быть при наличии сопротивления.

53 минуты назад, Citizen2018 сказал:

а. Тепловая мощность - на диоды в объеме, общая 39Вт.

тут должно быть 25%(кпд 75%) от номинальной мощности, так?

 

54 минуты назад, Citizen2018 сказал:

Мне бы понять что я не так делаю для начала.

для начала - хорошо)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
4 часа назад, soklakov сказал:

тут должно быть 25%(кпд 75%) от номинальной мощности, так?

 

Из разных источников я узнал, что кпд сд 30-40%. Тогда принял, что 65% энергии расходуется на тепловыделение. 39Вт это только рассеиваемая мощность, а общая 60Вт.

Из даташита на диод вижу, что тепловое сопротивление переход-точка пайки 4 С/Вт. Мне нужно учитывать этот параметр при расчете? Я пробовал подкинуть это сопротивление к исследованию, но диоды тогда грелись больше 200 С, а радиатор с подложкой оставались холодными (22-24С).  По логике, еще есть сопротивление подложка-радиатор и радиатор-воздух... Какие тут сопротивления будут? 

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Из данных сд 3В*1,5А=4,5Вт на один светодиод полной мощности (В ДШ напряжение при токе 0,35А (номинал?) а предельный 1,5А при котором не указано падение, будем считать, что не особо выше). В тепло примерно 3Вт. При указанном теплосопротивлении переход-подложка 4 С/Вт светик будет горячее подложки на 12 градусов. Сам кристалл на подложке можно не моделить, кристалл не сильно меньше подложки (Зачем? и так все ясно. После расчета останется добавить градусы к подложке и будет температура кристалла, если надо ). Тепло приложить поверхностно к подложке. Дальше скользкий вопрос - теплосопротивление подложка-радиатор. Зависит от способа крепления и термоинтерфейса (паста?). Тут гугл в помощь и цифры на любой вкус.

А дальше два расчета с 5 Вт/м^2*K  и 25 Вт/м^2*K - уже будет понятно. Мало? добавляем воздух и считаем вынужденную конвекцию...

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Спасибо за подробный ответ! Забыл упомянуть, номинальный ток 700мА, на нем и будет работать, напряжение 3,04В.  мощность 2,13Вт. Ну это не существенно, мощно разную мощность прикинуть, но я не как не врубался почему у меня диоды грелись так сильно, при тепловом сопротивлении 4 С/Вт. 

Но сейчас все встало на место, я тупень блин. 4 С/Вт это же для одного диода, а у меня их 12! А значит 4/12=0,333 С/Вт! Все сразу же встало на свои места, и радиатор греться стал, и диоды в отличном режиме Tmax=60C. Теперь найду сопротивление подложка-радиатор и все. Кстати подскажите, правильно ли что у подложки материал алюминий? 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
11 час назад, Citizen2018 сказал:

Из даташита на диод вижу, что тепловое сопротивление переход-точка пайки 4 С/Вт. Мне нужно учитывать этот параметр при расчете?

да. с ним будет лучше и точнее. но и без него посчитать - полезное, чтобы представлять себе его влияние и чувствительность задачи к этому параметру.

11 час назад, Citizen2018 сказал:

Я пробовал подкинуть это сопротивление к исследованию, но диоды тогда грелись больше 200 С, а радиатор с подложкой оставались холодными (22-24С).

а разве так не должно быть? при какой температуре светят диоды?

кстати, на таких температурах важно излучение учесть.

11 час назад, Citizen2018 сказал:

По логике, еще есть сопротивление подложка-радиатор и радиатор-воздух... Какие тут сопротивления будут? 

первое должно стремиться к нулю, иначе это плохой радиатор. но можно и пробовать учесть. а вот второе отсутствует. на границе радиатор-воздух только конвективный теплообмен и излучение. сопротивление там не нужно.

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
2 минуты назад, soklakov сказал:

а разве так не должно быть? при какой температуре светят диоды?

Нет не должно. Максимальная температура на кристалле 150С. Но даже выше 85С уже начинается медленная деградация. По задаче желательно добиться результата 55-60С на кристалле в режиме максимальной нагрузки (ну скажем температура воздуха 40С, низкая конвекция, может еще солнышко припекать будет) Вот кстати насчет солнышка, как учесть солнечную радиацию, т.к. светильник уличный.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Только что, Citizen2018 сказал:

Вот кстати насчет солнышка, как учесть солнечную радиацию, т.к. светильник уличный.

ставьте диодами вниз, чтобы прямой свет солнца не попадал.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Только что, soklakov сказал:

ставьте диодами вниз, чтобы прямой свет солнца не попадал.

А корпус ведь все равно греется от солнца.  Если летом железяку как-то на солнце оставить, она накаляется будь здоров! Думаю нужно учесть этот немаловажный параметр.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
12 минуты назад, Citizen2018 сказал:

Нет не должно. Максимальная температура на кристалле 150С. Но даже выше 85С уже начинается медленная деградация. По задаче желательно добиться результата 55-60С на кристалле в режиме максимальной нагрузки (ну скажем температура воздуха 40С, низкая конвекция, может еще солнышко припекать будет) Вот кстати насчет солнышка, как учесть солнечную радиацию, т.к. светильник уличный.

При 200 цельсия из светодиода начинает выходить волшебный дым, да и линза пластик..

Учесть солнце можно, но это уже другая тема.. Полноценный расчет в во Flow Simulation нужен (можно и без него тупо тепловой поток задать наверно). А там и степень черноты вылезет (для разной отделки алюминия сильно разная). Хороший черный радиатор солнце и без сд нагреет поболе 60 без ветра. Может белый кожух с отверстиями для воздуха и ну его это солнце?

При хорошем радиаторе самое узкое (и нестабильное, крепежа хорошего даже нет) место термопаста, площадь подложки мизерная.

Да и точно сд прям на радиатор без похожей (на картинке)прокладки?

рис1.jpg

Изменено пользователем rusl3
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
10 минут назад, Citizen2018 сказал:

А корпус ведь все равно греется от солнца.  Если летом железяку как-то на солнце оставить, она накаляется будь здоров! Думаю нужно учесть этот немаловажный параметр.

можно конструктивно предусмотреть отсутствие тепловых мостов между корпусом и подложкой. иначе толку учитывать-то, если переделывать придется.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 минуту назад, soklakov сказал:

можно конструктивно предусмотреть отсутствие тепловых мостов между корпусом и подложкой. иначе толку учитывать-то, если переделывать придется.

Во многих сд светильниках мощнее ночника корпус и есть радиатор.

И светят ночью))

Изменено пользователем rusl3
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
8 минут назад, rusl3 сказал:

Хороший черный радиатор солнце и без сд нагреет поболе 60 без ветра. Может белый кожух с отверстиями для воздуха и ну его это солнце?

Радиатор обычный алюминиевый, без покрытий каких-либо. Можно, наверное, узнать какой тепловой поток создает солнечная радиация в солнечный день и умножить на коэффициент отражения алюминия. Прокатит такое? 

У нас есть тепловизер, можно будет попробовать сравнить результаты. Единственное сейчас нет солнца, его учесть не получится.

У меня на чертеже диоды и подложка как отдельные детали, но по факту это готовая заводская планка, чипы разведены и припаяны на подложке. Пайку как тепловое сопротивление я не учитываю, уж не термопаста все-таки. А вместо этого я на переход диод-подложка применяю тепловое сопротивление переход-точка пайки. Думаю погрешность мизерная будет. Или лучше все расчертить прям до мелочей?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Цитата

Радиатор обычный алюминиевый, без покрытий каких-либо.

а нет, вру, алюминий анодированный

Да, глупость я сказал насчет учета солнечной радиации... Уличному светильнику ведь незачем ночью светить)) И если покупатель будет оставлять его включенным днем, это уже его проблемы:biggrin:

Изменено пользователем Citizen2018
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
22 минуты назад, Citizen2018 сказал:

У меня на чертеже диоды и подложка как отдельные детали, но по факту это готовая заводская планка, чипы разведены и припаяны на подложке. Пайку как тепловое сопротивление я не учитываю, уж не термопаста все-таки. А вместо этого я на переход диод-подложка применяю тепловое сопротивление переход-точка пайки. Думаю погрешность мизерная будет. Или лучше все расчертить прям до мелочей?

Подложка светодиода и радиатор обычно через термопасту - вот это место что-то даст. Остальные мелочи пусть остаются мелочами. Там задаете теплосопротивление?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
6 минут назад, rusl3 сказал:

Там задаете теплосопротивление?

Вот как раз ищу значения сопротивления между подложкой и радиатором. Скорее всего соединение будет без термопасты, т.е. алюминий-алюминий, заклепками. Вот нашел в справке по солиду интересные таблицы. Думаю подойдет.

ТОлько не понял одно, сопротивление в солиде можно ввести двумя измерениями С/Вт и К*м^2/Вт. А тут имеем таблицу проводимости Вт/К*м^2.... что-то я не понял что дальше делать? Как перести в пепловое сопротивление?

Тепловое сопротивление между металлами.jpg

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
18 часов назад, Citizen2018 сказал:

б. Конвекция - на все грани всей сборки, 25 Вт/м^2*K , массовая температура окружающей среды - 293К.

Да по идее это только относится к поверхностям радиатора, который контактирует с атмосферой. Если диоды будут экранированы стеклом, то под ним будет своя температура, не равная температуре окружающего воздуха. И коэффициенты теплоотдачи тоже будут различаться - для атмосферы свои, под стеклом свои.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
3 минуты назад, MotorManiac сказал:

Если диоды будут экранированы стеклом, то под ним будет своя температура, не равная температуре окружающего воздуха. И коэффициенты теплоотдачи тоже будут различаться - для атмосферы свои, под стеклом свои.

Согласен, это тоже нужно будет проработать.

20 минут назад, karachun сказал:

Сопротивление это 1/проводимость. Это видно по размерностям.

т.е. если у меня контакт алюминий-алюминий, то 1/2200=0,00045 К*м^2/Вт?

1 час назад, rusl3 сказал:

Да и точно сд прям на радиатор без похожей (на картинке)прокладки?

Вот такой модуль, ну или близкий к такому. 

3bd2184ef76d4bc38f256deef7a7ef0d.jpg

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
4 минуты назад, Citizen2018 сказал:

т.е. если у меня контакт алюминий-алюминий, то 1/2200=0,00045 К*м^2/Вт?

да. очень маленькое сопротивление. стремится к нулю.

@Citizen2018 , тут больше вопрос к шероховатости поверхностей. попробуйте найти таблицу зависимости сопротивления от шероховатости.  в ваших таблицах это что-то про разреженные зазоры.

но вообще, пренебречь, вальсируем.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.



  • Сообщения

    • lem_on
      При хорошей геометрии станка, можно и расфрезеровать. Если неглубокие отверстия, можно и тс сверлом сразу размер получить.
    • Snake 60
      Скорее всего исправляли в конкретной сборке, для конкретных тел. Насколько я помню, надо в самом эскизе профиля заполнить свойство Description
    • Snake 60
      Делаете дырку в свае - вставляете в нее трубу и 2 человеко-силы крутят сваю ) Дёшево и сердито и не нужен никакой планетарный редуктор ))
    • gudstartup
      вы всегда ищите свой путь или будете делать то что вам советуют? с самого начала прежде чем приступать к экспериментам вам нужно было вынуть носитель и сделать образ. diskcopy делает копию гибкого диска на другой а вам надо сделать образ жесткого диска или карты памяти. делайте как советует @Viktor2004 иначе еще чего нибудь сломаете или вам станок не нужен и вы его приобрели для экспериментов ? вот а печатной машинке из прошлого нельзя а вот на синумерике можно - удивительные вещи в настоящем происходят!! на 100 % уверен что там не модуль а либо писимиси ай либо жд @mircomax81 хотите работать в дос почитайте помощь по командам 
    • PuKoLLleT
      Доброго дня всем. Поделитесь опытом,раньше такое не доводилось делать. На торце фланца нужно сделать  восемь отверстий ф17H7 на токарно-фрезерном станке с осью Y ,имеется ManualGuide.В моем понимании нужно просверлить,а затем торцевой фрезой расточить нужный диаметр.Получится такой фокус,или надо разверткой доводить нужный размер?  Стойка Fanuc 0i-Tf.
    • Snake 60
      Всё верно, я даже русификатор делал для него (ушло на это где-то около года). Хороший софт был, я всех знакомых на него подсадил в свое время :) У меня даже где-то образ на виртуалке лежит с SW2014+MechSoft, Жаль, что автодеск его поглотил, а не DS :( А по сути вопроса, проектировал двухступенчатый планетарный редуктор в свое время. Что было нужно: Справочник по планетаркам (автора не помню, если надо поищу), из софта MathCAD + GearTeq (софтина идет вместе с GearTrax, только рассчитывает и моделирует несколько зацеплений согласно выбранной схеме, в том числе планетарки) Ой и ошибаетесь. Звездочки - не равно зубчатые колеса в планетарке) Мы намучились с малой точностью изготовления на эл.эрозии, а Вы лазером ))) Был собран опытный образец редуктора с незакаленными деталями, чисто проверить геометрию, отладить сборку. Так потом начальство этот редуктор сказало испытать в бою, как я не противился)) Помер за пару дней интенсивных нагрузок ))) Материал, термообработка и точности изготовления решают )
    • Snake 60
      @Тихоход  Ещё один вариант - изучать программирование и писать свою программу/макрос. Вот пример конфигуратора двери: https://www.youtube.com/watch?v=wv4HryWQBSk
    • mircomax81
      Посредством Diskcopy можно сделать адекватную копию на флоппи диск?
    • Andrey_kzn
      Да, ведь советовали автору вытащить жёсткий диск и сделать образ. Неужели самому не интересно, как устроен этот старый промкомпьютер? Там может стоять как жёсткий диск, так и CF-карта, или же Disc-on-chip или Disc-on-module.  Как-то очень давно, на подобном промышленном оборудовании (большая печатная машина) я не смог перенести  ПО с родной CF - карты на другую, такого же размера но другой фирмы. Была также станочная оболочка под досом.  Образ я делал Нортон гостом, развернул его на другую CF-карту без проблем. Машина загрузилась нормально и работала ровно 2 дня, на неродной CF-карте,  потом зависла, и отказалась загружаться. Пришлось вызывать сервисника. От него мы узнали, что нельзя просто так взять и заменить карту  - носитель системного ПО, на другую. А полезли мы туда, так как руководство захотело печатать отчёты по работе машины. В станочном ПО такая функция была. Вот только принтер надо было купить у фирмы - производителя этой самой машины. В попытках заставить работать другой принтер мы редактировали файл  AUTOEXEС.BAT, на предмет загрузки драйвера принтера, ничего не получилось, зато перестали открываться некоторые страницы станочного ПО.  Образ у нас был давно снят, и мы развернули его на другую карту памяти. Родную карту я трогать не стал (как чувствовал, что нельзя ). Сервисник восстановил ПО с архивной дискеты на родную карту памяти, и всё заработало. Дискеты с архивами ПО шли вместе с документацией к машине.  Там были дискеты с Досом, станочной оболочкой, параметрами приводов, программой ПЛК. Он же и предупредил нас о предельно аккуратном обращении с родной картой памяти, и посоветовал немедленно сделать образы с архивных дискет, что мы сразу и проделали.. Вот такой сюрприз от машины эпохи Дос.
    • Борман
×
×
  • Создать...