Lampă de birou cu leduri

[Mircea]

Am in plan sa fac o lampa de birou. Nu pentru spatiu tehnic, acolo e totul deja functional de ani de zile.

 

Vreau sa fac o lampa de birou cu aspect comercial, si evident cu probleme de disipare de caldura inerente (nu neaparat dorite). Un fel de suveica (evident din lemn), in scobitura pun placuta cu electronica si LED-urile. Suveica nu va fii deschisa in partea superioara, doar cateva gauri (3-4 sau mai multe de 5-6mm in diametru) pentru ventilare naturala. In plus, e foarte posibil sa pun un plexiglas cat sa nu atinga utilizatorul LED-urile. Un buton tactil controleaza start-stop si varierea intensitatii luminoase.

 

Practic, folosesc LED-urile astea: https://www.tme.eu/Document/3321faddf912cf1b6b255469202717da/GW-PSLPS1.EC-BIN10.pdf

Am un pumn de astfel de LED-uri de ani de zile si aduna praful tot de atunci.

 

Asa le-am pus pe cablaj. L1 la L24 sunt LED-urile. Nu sunt la scara 1:1. Doar distanta intre pad-uri este reala, le-am creat asta ca sa rezerv spatiu mai mare in jurul lor.

 

Se considera LED-urile din foaia de catalog atasata.

Practic, varierea intensitatii asigura 20-50mA prin LED-uri.

 

Intrebare: asta corespunde la cam 200-300mW pe fiecare LED, si cam 7-8W pe toata placuta. Voi cum interpretati informatia din foaia de catalog in ceea ce priveste ce poate disipa LED-ul cat sa stau in SOA (pagina 15)?

 

Nu e un proiect comercial sau la vanzare.

 

NB: Stiu ca nu e o racire eficienta, nici macar corecta, nu asta vreau sa discut.

 

 

Editat Aprilie 13, 2019 de Thunderer

[Dxxx]

Pai ce ar fi daca ai respecta ideea de a da detaliile necesare, sa nu mai fie cateva pagini pana ne lamurim ce doresti defapt...

 

Cablajul ala este dublu strat? Ce grosime FR4, ce grosime Cu?

De ce nu stau componentele (altele) pe o parte si pe partea activa sa stea numai leduri, cu insulele maximizate ca suprafata???

De ce nu dai detalii despre alimentare? Vedem noi ca ai o bobina si deci trebuie sa credem ca este driver in comutatie?

Nu uita ca alimentarea aflata pe PCB genereaza si ea caldura, deci cine poate sa ghiceasca ce randamente ai acolo???

 

Cat estimezi ca este costul pentru "deranjul" cu respectivul PCB?

Intrebarea asta este esentiala ca sa vedem daca vorbesti serios... Adica daca alegera ledurilor alea este ceva care merita discutie si sa ne uitam pe DS, sa gandim, etc.

 

Adica:

- am impresia ca munca pentru PCB plus costul este mai mare decat "economia" facuta prin folosirea ledurilor alea.

- cu sub 1 leu gasesti leduri cu randament de 1,5 ori mai mare si cu CRI similar

- asta inseamna ca in loc de a disipa 7-8W disipi 5W pentru acelas flux

- nu este vina noastra ca vrei tu sa le pui in ceva care nu conduce termic... dar de la un PCB de 10x3cm nu poti sa speri sa disipe in aceste conditii 7W nici daca este MC-PCB...

***

- in plus ledurile de care zic eu au 10K/W, fata de 22K/W in cazul Osram... Iar graficul din pagina 15 nu face decat sa ilustreze acesti 22K/W deci nici sensul intrebarii nu-l prea vad.

Adevarat ca nici graficul nu este rezonabil - vezi ca ei accepta Tj = 125 grade, cand toata lumea vorbeste despre Tj = 85 grade, asta pentru viata standard de 50.000 ore.

Si da, DS este si alambicat si greu de priceput, si dubitabil... ar trebui sa ia exemplu de la firme modeste gen ProLight care au DS usor inteligibile si clare...

[Den]

Cred ca la asta vrea sa bata ,am observat si eu la unele leduri tj-ul este mai mare,probabil concepute pt. conditii vitrege,gen benzi prin tv-uri,etc. .

 Eu ma uitam la astea:

https://www.digikey.com/catalog/en/partgroup/psl01-and-psl0102-series-leds/25978

*cri il vad 65 ~ 93 ,si cu o temperatura maxima de functionare de 130 de grade. cri-ul ala de 93 cand il atinge? Ca banuiesc ca infrarosiile sunt tot putine,mai e cale lunga pana la 2500 temp. filament incandescent

Editat Aprilie 13, 2019 de Den

[Mircea]

Bun, vad ca l-am surprins pe @Dxxx cu globul de cristal nelustruit.

 

Nu ma intereseaza o discutie despre schema folosita sau alternative de LED-uri. Am 100 de LED-uri ca cele indicate, plus alte sute de alte modele similare. Le pun la gunoi? Eu zic ca nu.

Iar bugetul nu este o problema.

 

Ca sa raspund punctual:

1. FR4, grosimea de Cu cred ca este cea standard, adica probabil 35µm. Dublu placat, dupa cum se vede in captura pusa.

2. Ai dreptate, e mult mai bine daca pun LED-urile singure pe o fata. Multumesc de sugestie, se va implementa. Se va mari semnificativ suprafata de cupru de disipare. Revin cu alt PCB.

3. Se alimenteaza direct de la 19V (sursa laptop), iar driverul este SCT2016 (si d-astea am o duzina). Nimic in comutatie acolo, nu e nevoie tinand cont de tensiunea de alimentare si numarul de LED-uri in serie (3).

4. Controlul de la SCT2017 (IC1) si un PIC (IC2) pentru PWM si control sunt alimentate dintr-un 7805 (IC3). Probabil 4-5mA la 14V, neglijabil ca disipare termica fata de ce disipa LED-urile.

SCT2016 va disipa si el, insa e dat in catalog ca maxim 1,4W. Eu nu incarc decat 8 canale din 16, si alea la jumate din ce poate chipul. Sa estimez jumate de W disipare maxima aici.

5. Nu exista cost pentru PCB, timp consumat numai.

 

Nu tintesc la 50k ore, 5k sunt realiste pentru o lampa de folosit 5 ani. Te mai saturi si tu de model...

 

Revin cu alt PCB pentru discutie.

 

NB: Faptul ca se considera demn de considerat proiectul meu sau nu, cred ca da in latura neproductiva a forumului.

 

 

[UDAR]

LED-urile dorite de @Thunderer2018 au rapoarte de fiabilitate și de ”70 Lumen Maintenace ” foarte bune . Din acestea rezultă 36000 ore (aproape) garantate dacă menține Ts sub 105°C la curentul de maxim 50mA pe care și-l propune . 

Partea mai complicată teoretic vine acum . Cât va fi Ts real ? Avem o disipație în incintă de 8W pe LED-uri și circa 2W pe alte alea  ( cifre furnizate de OP nu calculate de mine ) .

Din cei 8W pe LED-uri minim 2W ”ies” prin radiație luminoasă . Mai avem de disipat 8W prin convecție directă și indirectă precum și prin radiația infraroșie a carcasei . Deoarece nu ne așteptăm ca temperatura carcasei să fie prea ridicată vom neglija pentru început radiația și ne vom axa pe convecție.  

Convecția indirectă se referă la efectul de radiator al carcasei ca atare având în vedere desigur rezistența termică de la sursa de căldură la aceasta . Nu avem date pentru a o estima deci o ignorăm pe moment . 

Să vedem acum convecția principală adică fluxul de aer care iese prin găurile de ventilație despre care ni se vorbește. La Ts de 105°C și Tamb de 25°C avem nevoie să evacuăm circa 0.1l/s . Nu știu să fac aceste calcule de mecanica fluidelor dar cred că este fezabil. 

[validae]

Doar ,,ochiometric,, (din experiența practică cu leduri) pot spune că la 8W disipați și o utilizare de ordinul a câteva ore pe zi, plăcuța aia se va încinge al naibii de mult, iar temperatura pe leduri se va apropia de limita maxim admisă.Deci estimez că nu va rezista prea mult, decât dacă e folosită la niveluri mici de iluminare (curent minim prin leduri) și pe durată relativ mică de timp....ori dacă se prevede un mic ventilator silențios, care ar schimba mult datele situației.

Editat Aprilie 14, 2019 de validae

[yo7lhe]

La un calcul rapid cu un calculator online, ca sa scoatem prin 10 gauri de 8 mm diametru 0.1 l/s de aer o sa trebuiasca asigurata o viteza a aerului de  cca 5 cm/s.

Ne trebuie un pic de  ventilatie.

 

[Dxxx]

Ce spune UDAR, adica ca exista varianta ca Ts=105 grade sa fie utilizabil... este neuzual.

Insa sunt convins ca afirmatia nu este gratuita.

 

La 105 grade in zona de lipire inseamna ca gradientul termic este mult mai mare decat uzual, deci convectia mult mai puternica.

Daca se implementeaza si varianta cu ledurile pe o fata, atunci si pad-urile direct conectate la leduri sunt mai mari semnificativ.

Mai mult, daca FR4 are grosime mica 1/4mm, chiar si 1/2mm ceva se va conduce si intre fetele cablajului.

Asa ca votul meu este pentru a incerca practic montajul dispus in incinta finala, masurandu-se Ts cu o metoda de contact (termocuplu) - sa vedem ce se obtine dupa atingerea echilibrului.

 

In cazul bun va exista ecart suficient si pentru o zi calduroasa de vara, in cazul prost va trebui redus curentul si luminozitatea... sau se schimba ledurile cu ce spuneam eu.

 

 

@Thunderer2018  nu cred ca a fost "dureros" sa dai unele detalii, acum se intelege problema destul de bine.

Cine citeste si poate sa-ti si dea sugestii probabil ca vrea sa cunoasca acest context.

Dar cred ca si tu stii, doar ai intrat de multe ori pe aici.

Deci nu era nimic neproductiv, dar se putea ceva mai bine.

 

[UDAR]

13 minutes ago, Dxxx said:

Ce spune UDAR, adica ca exista varianta ca Ts=105 grade sa fie utilizabil... este neuzual.

Insa sunt convins ca afirmatia nu este gratuita.

Îmi cer scuze , am uitat să pun link-ul .

https://d114hh0cykhyb0.cloudfront.net/pdfs/Duris+S5+IES+LM-80-08+Test+Report+and+TM-21-11+Project.pdf

 

Desigur însă că nu recomand lucrul la Ts = 105°. 

 

[Dxxx]

Interesant, arata diferit... stau sa ma gandesc cat de conservatori sunt alti producatori, si daca nu cumva fac si altii astfel de studii de tortura.

 

Oricum 30.000 ore este mult peste viata uzuala a unui becoled, ma intreb ce regim real o fi in becoled ca Tj.

Oricum ceea ce denumesc ei Ts ar trebui sa rezulte in Tj cu ~20 grade in plus, pentru ca puterea in test este pe la 1W si RTjc=22K/W din ce este in DS.

[Mircea]

Noul cablaj:

 

 

 

Intrebare, o fi mult sa tind spre 1000lm pentru o lampa de citit? Este ceea ce face diferenta intre 20 si 50mA prin LED-uri.

[validae]

Nu crezi că e totuși cam mult 1000lm pentru o lampă de citit ? Acum, mă gândesc că lampa va fi situată la cel mult 50-100 cm de cititor, nu în tavan.....

Cred că numai după ce o vei realiza fizic, vei putea vedea exact care va fi curentul optim prin leduri, funcție și de lumina oferită de ele...

Ca o comparație, am folosit o lampă ieftină cu leduri de 9 Lei din Practiker modificată prin montarea a doar trei leduri SMD albe de pe o baretă gen TV backlight.Lampa luminează de la 50 cm o carte aflată pe holul neiluminat (întuneric total).Nu știu câți lumeni o avea de la acele trei leduri, dar se poate citi mai mult decât confortabil.Curentul prin fiecare din cele trei leduri l-am limitat la circa 40mA, dar ledurile sunt cu eficiență ridicată.Am pus o poză și cu lampa, eu folosesc lămpi din astea modificate ca să luminez rafturile din dulapuri, sunt comandate de un releu magnetic tip REED miniatură și un magnețel miniatură Neodym plasat pe ușa dulapului.

Editat Aprilie 15, 2019 de validae

[Dxxx]

Este greu de spus, depinde si de beneficiar, si de unghiul de emisie.

Vezi ca discutam de lumeni, dar ceea ce este util sunt lucsii, deci conteaza si fluxul luminos, dar si pe ce suprafata se distribuie ... ceea ce depinde de distanta intre sursa si tinta / dar si de focalizarea / sau nu, a emisiei.

 

Spre exemplu vorbind de doua surse luminoase care la mine isi multumesc utilizatorul, si care au (ambele) niste reflectoare concave insa "blande" ca ingustare a emisiei:

1. lampa mea de birou, lumineaza decent cam tot ce se afla pe suprafata de 1200 x 600mm, evident in zona centrala intensitatea fiind maxima - distanta de emisie aprox 500mm fata de plan, 1000lm.

2. lampa de citit a sotiei, lumineaza o zona confortabila (mai mare decat strict necesar) discutand de dimensiunile unei carti sau ziar, distanta tot ~500mm avand ~300lm. Insa cu ea in functie este suficient de luminata intreaga camera pentru a nu aprinde uzual lustra cand am treaba pe acolo, fara sa vreau sa fac ceva care impune vedere precisa.

 

Tine cont ca citit oarecum la fel de comod se poate obtine si cu o lampa cu gat flexibil de la Ikea, care este cotata cred pe la 82lm, insa este foarte focalizata. Disconfortul este legat de faptul ca trebuie s-o centrezi cu acuratete pe zona unde citesti. In plus camera este in acele conditii cam in obscuritate.

[Mircea]

Va dau de stire dupa ce lipesc piesele. 

 

Am sa fac ultimul cablaj prezentat. Astept vremea mai calda si timp liber ca sa prelucrez lemnul, pentru moment o sa incerc sa simulez incinta in care va fi plasat cablajul.

 

Lampa o sa fie la 50-60cm de planul mesei si doresc 300lx pe o raza de 30-40cm. Adica la limita cercului. 

[mars01]

Mircea,

Cred ca mai poti optimiza la nivel de cablaj. Oricum ai acele vias-uri mai poti sa adaugi in plus, ai putea sa adaugi mai mult cupru pe Top Layer si sa il legi la 'insulele' de cupru de pe bottom prin vias-uri care vor avea rol de heat-pipe-uri.

In acest fel, daca vei folosi un ventilator mititel pt air-in si unul pt air-out  (pt cazul cand incinta este inchisa mai putin gaurile de care vorbeai) daca limitezi turatia s-ar putea sa nu fie deranjante), racirea va fi mult mai eficienta.

 

LE: De ex acest ventilator: https://store.comet.srl.ro/en/Catalogue/Product/44079/ care este si MagLev la turatie maxima (10.000 RPM) vehiculeaza cca 85 litri aer pe minut. Daca reduci viteza la cca 1000 RPM (poate si mai jos) tot ramai cu cca 4 litri vehiculati care ar trebui sa fie mai mult decat suficient.

Prezentat aici, https://www.digikey.com/product-detail/en/sunon-fans/MC25101V2-000U-A99/259-1570-ND/2757808, spun ca zgomotul ar fi de cca 16dB (evident aceasta valoare este in aer liber, in carcasa se mai adauga zgomotul aerului prin orificiile de admisie).

Editat Aprilie 16, 2019 de mars01